Document 243908

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
Руководитель ООП
по направлению 140400
проф. А.Е. Козярук
«___» ___________ 2012 г.
Зав. кафедрой ЭЭЭ,
профессор
__________ А.Е. Козярук
«___» ___________ 2012 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Управление взаимосвязанными
электромеханическими комплексами»
Направление подготовки: 140400 «Электроэнергетика и
электротехника»
Программы: «Электроприводы и системы управления
электроприводов»
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составитель: _____________
профессор кафедры ЭЭЭ
Р.М. Проскуряков
Программа является приложением
к основной образовательной программе в соответствии с ФГОС
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Дисциплина
«Управление
взаимосвязанными
электромеханическими
комплексами» является составной частью учебного плана магистерской подготовки
студента по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника» и программе
«Электроприводы и системы управления электроприводов».
Изучению предмета предшествуют следующие дисциплины: электрические и
электронные аппараты, теория автоматического управления, электроника и
преобразовательная техника, элементы систем автоматики
Целью преподавания дисциплины является формирование знаний студентов об
автоматическом управлении электромеханическими комплексами и установками горного
(горно-обогатительного) производства. При этом необходимо уделить внимание
определению целей и задач управления, функциональным и принципиальным схемам
автоматизированных устройств. Магистрантам, обучающимся в горном институте по
указанному выше направлению, целесообразно познать специфику методов построения и
расчета систем управления взаимосвязанными электромеханическими комплексами,
учитывающих особенности горно-геологических условий, систем вскрытия, разработки
месторождений, уровня механизации и электрификации производства.
В результате изучения дисциплины студент должен знать:
 технологические
особенности
функционирования
взаимосвязанных
электромеханических комплексов, систем горного (горно-обогатительного)
производства;
 критерии, задачи управления электромеханическими комплексами;
 принципы и особенности построения систем управления электромеханическими
устройствами;
 функциональные схемы систем управления и способы их реализации;
существующие устройства и их схемные решения реализации систем управления;
 методы
определения
эффективности
применения
автоматизированных
взаимосвязанных комплексов для горного производства;
 требования правил техники безопасности и эксплуатации, предъявляемые к
системам управления электромеханическим комплексами горного производства
Студент должен уметь:
 для заданных условий эксплуатации сформулировать критерии, задачи управления
взаимосвязанными
электромеханическими
комплексами
горного
(горнообогатительного) производства;
 составить функциональную схему и алгоритмы управления электромеханическим
технологическим комплексом;
 выбрать существующую аппаратуру управления и её настраиваемые параметры
или составить алгоритм управления микропроцессорного контроллера
рассматриваемого электромеханического комплекса; определить эффективность
предложенной системы управления с позиции повышения технико-экономических
показателей горного (горно-обогатительного) производства.
2. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Самостоятельная работа, в том числе:
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
Всего часов
144
54
10
18
54
экзамен
Семестр час/нед
10
144
54
10
18
54
экзамен
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. ЛЕКЦИИ (10 ч.)
Введение.
Задачи, содержание дисциплины. Современные тенденции развития управления
электромеханическими комплексами горного (горно-обогатительного) производства.
Технологические процессы горного производства, их характеристика и взаимосвязь с
позиции
системного
подхода
и
управления.
Функциональные
схемы
автоматизированных процессов и их параметры. Сущность моделирования статических,
динамических режимов автоматизированных технологических процессов, устройств.
Алгоритм
определения
настраиваемых
параметров
систем
управления
взаимосвязанными электромеханическими комплексами.
Автоматизированное управление электромеханическими комплексами
подготовительных процессов горного производства.
Цель, задачи, критерии автоматизированного управления проходческими
комплексами. Влияние горно-геологических условий на режимы управления
проходческими машинами. Регулирование нагрузки привода режущего органа и
скорости подачи его на забой, ориентация движения комбайна в пространстве,
программное управление комбайном избирательного действия. Функциональные схемы,
математические модели проходческих комплексов при автоматическом управлении.
Основы методики определения настраиваемых параметров систем автоматического
управления проходческими машинами. Цель, задачи, критерии управления процессами
взрывных скважин. Влияние возмущающих воздействий, регулируемых параметров
технологических операций на скорость бурения скважин. Функциональные схемы,
математическое
описание
основных,
вспомогательных
процессов
при
автоматизированном управлении режимами работы бурового оборудования.
Эффективность автоматизированного управления подготовительными процессами в
горном производстве.
Автоматизированное управление электромеханическими комплексами
добычи горной массы.
Влияние горно-геологических условий, требований потребителей готовой
продукции горного производства на режимы работы добычных комплексов. Цель,
задачи, критерии управления и режимы работы режущих органов добычных
комплексов. Существующие регуляторы нагрузки режущего органа на забой, их
функциональные схемы, математическое описание, расчет настраиваемых параметров.
Управление движением выемочного комбайна в профиле пласта. Принцип действия и
типы датчиков «порода-уголь». Шахтная крепь, как объект управления. Способы и
эффективность управления передвижением крепи. Автоматизированные добычные
комплексы, их параметры, область применения. Особенности управления роторными,
одноковшовыми экскаваторами. Автоматическое управление рабочим органом и
перемещением экскаватора. Системы автоматизированного учета производительности
процесса экскавации горной массы. Их принципы действия, схемные решения.
Автоматизированное
управление
конвейерным
и
автомобильным
транспортом.
Цель, задачи, критерии автоматизированного управления конвейерным
транспортом. Принцип действия, технические параметры, эффективность применения
систем автоматического управления скребковыми, ленточными, пластинчатыми
конвейерами.
Автоматическое регулирование скорости конвейерной линии. Методика
определения оптимального типа регулятора скорости и эффективности его применения в
зависимости от характера сменного грузопотока. Функциональная схема автоматического
регулирования и определение его параметров.
Контроль производительности, состояние узлов автосамосвалов при их работе на
горных предприятиях. Системы обеспечения безопасности движения автотранспорта.
Контроль качества выхлопных газов.
Автоматизированное управление шахтными подъемными установками.
Цель, задачи автоматизированного управления скиповыми, клетьевыми, бадъевыми
подъемными установками. Требования, предъявляемые к системам автоматизирован ного
управления, учитывающие технические особенности подъемных установок. Регуляторы
скорости подъемных сосудов, их параметры и область применения. Способы, аппаратура
управления, контроль состояния узлов, напуска тяговых канатов, реализации оптимальной
тахограммы. Математические модели различных типов регуляторов скорости и
определение
их
настраиваемых
параметров.
Унифицированная
аппаратура
автоматизированного управления шахтными подъемными установками и эффективность
её применения.
Автоматизированное управление электровозным транспортом.
Особенности работы электровозного транспорта на горных предприятиях и
целесообразность автоматизированного управления, функциональная схема системы
управления и назначение подсистем. Подсистема управления пусковыми режимами.
Аппаратура автоматизации и эффективность её применения. Функциональная схема,
эффективность применения систем АСИС. Способы и датчики контроля местонахождения
составов на транспортном пути. Функциональная схема, эффективность применения
подсистемы диспетчерского управления движением поездов. Дистанционное управление
поездами в местах погрузочно-разгрузочных работ.
Автоматизированное управление комплексом проветривания подземных
горных выработок.
Комплекс проветривания подземных горных выработок и его регулировочные
характеристики. Задачи, критерии, направления развития автоматизированного
управления процессом проветривания. Способы регулирования производительности
вентиляторов главного проветривания. Аппаратура управления и регулирования, её
технические характеристики. Особенности управления вентиляторами местного
проветривания. Технические параметры, функциональные схемы существующей
аппаратуры. Средства контроля температуры в шахтном стволе и способы её
регулирования. Аппаратура управления и регулирования калориферной установки и её
функциональная схема Автоматический контроль параметров шахтной атмосферы.
Аппаратура контроля, её принцип работы и область применения.
Автоматизированное управление электромеханическими комплексами
водоотливных установок.
Цель, задачи, принципа автоматизированного управления водоотливными
установками. Функции подсистем контроля, блокировки, сигнализации. Способы
регулирования производительности насосных установок и область их рационального
применения.
Математическая модель процесса откачки воды. Алгоритм управления работой
насосов,
учитывающий
требование
ограничения
заявленной
мощности
энергоснабжающей организации. Аппаратура автоматизированного управления
насосными установками и эффективность её применения.
Автоматизированное управление поверхностным комплексом шахт,
рудников.
Принципы управления комплексом обмена вагонеток. Автоматическая разгрузка,
очистка вагонеток. Эффективность этих операций. Автоматизированное управление
бункерными складскими устройствами, учитывающее требования обеспечения
необходимых показателей качества при рудоподготовке горной массы. Принципы,
критерии, функциональная схема автоматизированного управления процессом
измельчения горной массы (щековые, шаровые мельницы, мельницы самоизмельчения).
Математическая модель работы шаровых установок в автоматическом режиме.
Аппаратура управления и эффективность её применения.
Автоматизированное управление энергетическими объектами горного
предприятия.
Цель, задачи, эффективность автоматизированного управления пневмоснабжением
горных машин. Способы регулирования производительности компрессорных станций,
установок. Технические средства управления и их параметры. Цель, задачи,
эффективность автоматизированного управления системами электроснабжения горных
предприятий и их подразделений. Аппаратура управления и основы расчета её
параметров.
Оперативно-диспетчерское
управление
комплексами
горного
предприятия.
Цель, задачи, централизованного оперативно-диспетчерского контроля, управления
технологическими, комплексами горного (горно-обогатительного) предприятия.
Технические, технологические критерии управления и их целесообразность
использования в зависимости от внешних, внутренних воздействий. Функциональная
схема диспетчерского контроля, управления, виды диспетчерской связи с объектами
управления и их характеристики. Существующие технические средства табельного учета,
анализа работы транспорта, добычных участков. Эффективность их применения.
3.2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ (18 ч.)
Целью лабораторных занятий является дальнейшее изучение и закрепление
лекционного материала. Они охватывают значительное количество тем учебной
программы данной дисциплины.
В руководствах к лабораторным работах представлен порядок их выполнения.
Перед началом работ со студентами проводится инструктаж по технике безопасности и
правилам технической эксплуатации при работе на установках кафедры автоматизации
производственных процессов.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Изучение стабилизатора нагрузки горных машин.
Изучение аппаратуры автоматизированного управления шахтным водоотливом.
Исследование стабилизации скорости рудничных поездов.
Исследование системы диспетчерского управления движением транспортных
средств.
5.
Изучение аппаратуры автоматического контроля содержания метана в шахтной
атмосфере.
6.
Изучение комплекса автоматизированного управления конвейерной линией (АУК
1М).
7.
Изучение аппаратуры автоматического контроля и учета производительности
экскаваторов.
8.
Изучение аппаратуры автоматизации проветривания тупиковых выработок
(АПТВ).
1.
2.
3.
4.
4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА (54 ч.)
Самостоятельная работа студентов заключается в углубленном
лекционного материала и подготовке к лабораторным занятиям.
изучении
ОСНОВНЫЕ ТЕМЫ ДЛЯ УГЛУБЛЕННОГО ИЗУЧЕНИЯ
1. Изучение технических характеристик, принципиальных, монтажных схем,
правил технической эксплуатации, требований к безопасной работе систем управления
взаимосвязанными электромеханическими комплексами технологических процессов:
 подготовительных работ горного производства (5 час);
 добычи полезных ископаемых (5 час);








конвейерного и автомобильного транспорта (5 час);
шахтных подъемных установок (5 час);
электровозного транспорта (5 час);
проветривания подземных горных выработок (5 час);
водоотливных установок (5 час);
поверхностного комплекса (5 час);
энергетических объектов горного предприятия (5час);
оперативно-диспетчерского управления (3 час).
2. Подготовка к лабораторным работам (3 час).
РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основной
1. Шишмарев В.Ю. Автоматизация технологических процессов. Уч. пособие. 2005
г.
2. Шишмарев В.Ю. Типовые элементы систем автоматического управления.
Учебник для СПО. Изд.: МГУ-2007 г.
Дополнительный
3. Толпежников JI. И. Автоматизированное управление процессами шахт и
рудников. Учебник для вузов. М.: Недра. 1985 - 352 с.
4. Гаврилов
П.Д.,
Гимелыиейн
Л.Я.,
Медведев
А.Е.
Автоматизация
производственных процессов. Учебник для вузов. М.: Недра, 1985 - 215с.
5. Батщкий В.А., Куроедов В.И., Рыжков А.А. Автоматизация производственных
процессов и АСУ ТП в горной промышленности. Учебник для техникумов. М.: Недра,
1991 - 303 с.
6. Мирскип М.И. Рудничная автоматика. М.: Недра, 1992 - 159 с.
Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения
№ Название раздела/темы
Аудиторная работа
(час)
Лекции
1
2
3
4
Структурные схемы,
принципы определения
проблемы
Взаимные связи
параметров, функций,
описание на техническом языке, графы
Практ./
семинар
СРС
(час)
Итого
ЛБ
Формы текущего
контроля и
аттестации
Реферат
2
4
3
6
32
45
Системно-структурный
анализ э/м комплекса
3
3
6
32
48
Определение рабочего
режима ЭМК, методология настройки
Итого
1
12
6
20
51
10
18
18
98
144
Реферат
Контрольное
задание
Дискуссия
Доклады
Презентации
Тестирование
Контрольное
задание
Примерный перечень тем научных работ магистров, выполняемых в ходе
самостоятельной подготовки
I. Сообщения, выносимые на публичное обсуждение в аудитории.
1. Информационно-энергетический принцип сбора информации о параметрах и
режимах электромеханических комплексов с целью формирования алгоритмов
управления и измерения сигналов, информативных параметров и режимов
функционирования комплексов.
Литература: Л. Брюллиэн «Энтропийная теория измерительных устройств перевод
с английского».
2. Методология построения структурных схем взаимосвязанных.
3. Методика отыскания параметров, аргументов и функциональных связей
сложных, многофакторных нелинейных систем с неопределенными функциями
взаимодействия их составных подсистем и элементов.
4. Построение граф-схем алгоритмов динамической системы любого принципа
действия, строения, назначения.
5. Методика анализа и синтеза сложных связных систем с целью построения
цифровых регуляторов по заданному ГСА.
6. Методика реструктуризации графа сложной системы. (укрупнение и
разукрупнение).
7. Формирование значений коэффициентов или функций направленного действия,
являющихся наполнением направленных ребер структурных графов с целью организации
системно-структурного анализа сложной взаимосвязанной э/м системы.
8. Методика анализа сложной э/м системы в номинальном или в заданном режиме
работы; рекомендации по поддержанию заданного технологического режима ( рабочей
точки на траектории движения э/м системы).
9. Апмотированное сообщение о традиционных методах исследования и синтеза
взаимосвязанных э/м систем.
10. Рекомендации и методика использования существующего ПО для организации
управления сложных связных ЭМС.
11. Эксперимент по обследованию сложных связных э/м систем в случае
случайного входного сигнала, помехи в виде случайного сигнала, теплового шума.
12. Вевлейт технологии, SSM-программирование в ПО и определение с их
помощью характерных признаков случайных сигналов.
13. Общие принципы работы с ПО Matlab, границы его применимости, достоинства
и недостатки.
Формируемые компетенции
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Формируемые
компетенции
ОК-1
ОК-2
ОК-3
ОК-4
ОК-5
ОК-6
ОК-7
ОК-8
ОК-9
1
V
V
V
V
V
V
V
V
V
2
V
V
Разделы дисциплины
3
4
5
V
V
V
V
V
V
V
V
V
V
6
V
V
7
V
V
V
V
V
V
V
V
5. Образовательные технологии
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной
работы с методами и формами активизации познавательной деятельности магистрантов
для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.
Методы и формы активизации
деятельности
ДИСКУСИИ
IT-МЕТОДЫ
КОМАНДНАЯ РАБОТА
РАЗБОР КЕЙСОВ
ОПЕРЕЖАЮЩАЯ СРС
ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ОБУЧЕНИЕ
Виды учебной деятельности
ЛК
Семинар
ЛБ
СРС
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
Х
6. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд
оценочных средств)
Оценка успеваемости магистрантов осуществляется по результатам:
 анализа подготовленных магистрантами рефератов, докладов, презентаций;
 взаимного рецензирования магистрантами работ друг друга,
 устного опроса при сдаче выполненных индивидуальных заданий, защите рефератов и
во время зачёта в 10 семестре (для выявления знания и понимания теоретического
материала дисциплины).
6.1. Примерные вопросы для зачёта
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
7.1.Основная литература
Бургин М.С., Кузнецов В.И. Введение в современную точную методологию
науки. -М.: Университетская книга, 1994.
2.
История и философия науки / Под ред. С.А. Лебедева. - М.: Академический
проект, Альма-Матер, 2007.
3.
Кохановский В.П. [и др.]. Философия науки в вопросах и ответах. - Ростов н/Д:
Феникс, 2007.
4.
Никифоров A.JI. Философия науки: История и методология. - М.: Наука, 1998.
5.
Рузавин Г.И. Философия науки: учебное пособие для студентов высших
учебных заведений. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2005.
6.
Степин B.C. Теоретическое знание. - М.: Изд-во МГУ, 2000.
7.
Степин B.C., Горохов В.Г., Розов М.А. Философия науки и техники. - М.: Издво МГУ, 2009.
8.
Кун Т. Структура научной революции. - М., 1975.
9.
Поппер К. Логика научного открытия. - М., 1983.
10.
Фейерабенд П. Избранные труды по методологии науки. - М.,1986.
1.
7.2.Дополнительная литература
1) Авдулов А.Н. Наука и технология на пути в XXI век // Россия и современный мир. 2001. - №1. - С. 219 - 225.
2) Стебаков Д.А. Эволюция представлений об истинности знания в науке и техники:
автореферат на соискание ученой степени кандидата философских наук.- М.: Институт
философии РАН, 2009. - 23 с.
3) Степин B.C. Философская антропология и философия науки.- Минск: Высшая школа,
2006. - 191 с.
4) Гиренок Ф.И. К вопросу о научном открытии как проблеме философского анализа //
Природа научного открытия. Философско-методологический анализ. – М., 1986.
5) Капица П.Л. Эксперимент. Теория. Практика. – М., 1981.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
При изучении основных разделов дисциплины, выполнении реферативных работ
магистранты используют фонд НТБ, персональные компьютеры.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с
требованиями ФГОС-2010 по направлению ООП 140400 «Электроэнергетика и
электротехника», профиль подготовки «Электроэнергетика и электротехника».
Разработчик:
проф. Проскуряков Р.М.