Методические указания по ее выполнению. Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 «Механизация сельского хозяйства»



Скачать 368.79 Kb.
страница1/3
Дата26.07.2014
Размер368.79 Kb.
ТипМетодические указания
  1   2   3
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Алтайский государственный аграрный университет»



Ц.И. Калинин, И.Н. Свистун

А В Т О М А Т И К А
Методические указания по изучению курса и задания для контрольной работы студентам-заочникам



Барнаул 2007


УДК


автоматика: методические указания по изучению курса и задания для контрольной работы/ АГАУ; Сост. Ц.И. Калинин, И.Н. Свистун – Барнаул, 2007. - 35 с.

В методическом издании даны указания по изучению отдельных тем дисциплины и приведены вопросы для самопроверки. Даны варианты контрольной работы и методические указания по ее выполнению.


Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 - «Механизация сельского хозяйства» и 311400 – «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»


Рекомендовано к изданию методической комиссией института техники и агроинженерных исследований АГАУ ( протокол № ___ от _______ 2007 г.)



Рецензент – доцент АГПУ, к.т.н. В.М. Капустин

© Калинин Ц.И, Свистун И.Н.

, 2007

© ФГОУ ВПО АГАУ, 2007

МЕТОДИЧЕСКИЕ указания ПО ИЗУЧЕНИЮ ОТДЕЛЬНЫХ ТЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ ОСВОЕНИЯ

ДАННОГО КУРСА

ВВЕДЕНИЕ
Предмет и значение дисциплины, ее место и роль в системе подготовки инженеров с.-х. производства. Краткий очерк развития автоматики. Социальное и технико-экономическое значение автоматизации.

Тема I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ И ЭЛЕМЕНТАХ АВТОМАТИКИ
1.1.Основные понятия, определения и терминология автоматики: управление, регулирование, система автоматического управления (САУ), система автоматического регулирования (САР). Управляющее устройство, объект управления.

Основные виды систем автоматизации производства: автоматический контроль, автоматическая защита, дистанционное и автоматическое управление.

Воздействия и сигналы: внешнее, внутреннее, управляющее (регулирующее), задающее и возмущающее. Выходная (контролируемая, измеряемая, управляемая, регулируемая) величина, ошибка управления (отклонение). Обратные связи и их назначения.

Классификация автоматических систем управления: по виду используемой энергии (пневматические, гидравлические, электрические); по задающему воздействию (стабилизирующие, программные, следящие и адаптивные); по принципу управления (прямого действия, по отклонению, по возмущению, комбинированные); по характеру управляющего воздействия (непрерывные и дискретные); по величине установившейся ошибки (статические и астатические). Линейные и нелинейные системы.

Функции и параметры элементов систем автоматики. Линейные и нелинейные элементы САУ. Основные элементы САУ (объект управления, датчик, элемент сравнения, усилитель, исполнительный механизм, регулирующий орган).

1.2.Математическое описание элементов САУ. Способы математического описания автоматических систем. Статическая и динамическая характеристика. Дифференциальное уравнение. Передаточная функция.

Понятие о типовых входных воздействиях: ступенчатая и импульсная функции. Частотные характеристики: АЧХ, ФЧХ, АФХ. Логарифмические частотные характеристики. Элементарные типовые динамические звенья.



1.3.Объекты управления. Характеристики объектов управления. Одно- и много- емкостные объекты управления. Объекты управления статические (с самовыравниванием) и астатические (без самовыравнивания). Идентификация объектов управления. Аналитическое и экспериментальное определение характеристик объектов управления.
Методические советы
Основное внимание нужно обратить на методику составления уравнений элементов системы и физический смысл коэффициентов этих уравнений. Учитывая, что в большинстве случаев устройства обладают нелинейными характеристиками, нужно усвоить методы линеаризации уравнений.

Изучая типовые динамические звенья, обратить внимание, что классификация элементов систем автоматики по их динамическим свойствам позволяет абстрагироваться от физической природы устройства и ограничиться рассмотрением шести типовых динамических звеньев. Научившись математически описывать элементы системы, нужно уметь определять их принадлежность к тем или другим типовым динамическим звеньям.


Вопросы для самопроверки
1. Приведите пример с.-х. объекта управления. Какие возмущающие воздействия наибольшим образом влияют на объект?

2. Чем отличается замкнутая система от разомкнутой?

3. В чем заключается различие между системами стабилизации, следящими и программными?

4. Объясните принцип действия систем по отклонению, по возмущению?

5. Как определяют значения коэффициентов усиления по статическим характеристикам функциональных элементов?

6. Что такое динамическая характеристика?

7. В чем отличие одноконтурных систем от многоконтурнных?

8. Приведите алгоритм управления объектом?

9. Как составляют уравнения звеньев системы автоматического управления?

10. Какова связь между передаточной функцией и амплитудно-фазо-частотной характеристикой?

11. Как строится график АФЧХ?

12. Приведите примеры устройств, соответствующих различным типам динамических звеньев.

13. В чем заключаются преимущества логарифмических частотных характеристик перед обычными частотными характеристиками?

14. В каких единицах измеряются амплитуды и частоты для логарифмических характеристик?

15. Можно ли записать характеристическое уравнение системы, если известна передаточная функция разомкнутой системы?

Тема II. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ


2.1.Основные понятия о государственной системе приборов. Классификация технических средств автоматики. Измерительные преобразователи, первичные и вторичные. Измерительные приборы.

Механические, электрические, пневматические и гидравлические устройства ввода задания и элементы сравнения. Классификация датчиков, устройство и принцип действия. Выбор датчиков.



2.2.Релейные элементы автоматики. Их основные характеристики. Электромагнитные реле переменного и постоянного тока, нейтральные и поляризованные. Реле выдержки времени и программные устройства. Выбор релейных элементов автоматики.

Логические и цифровые элементы и микроконтроллеры автоматики. Выбор логических элементов автоматики.



2.3.Усилители. Классификация усилителей. Исполнительные механизмы и регулирующие органы. Выбор исполнительных элементов и регулирующих органов.

2.4.Автоматические регуляторы. Регуляторы позиционного, непрерывного и импульсного действия. Регуляторы прямого действия. Статические и динамические характеристики автоматических регуляторов. П-, И-, ПИ-, ПИД- законы регулирования.
Методические советы
Изучая первичные измерительные преобразователи (датчики), следует обратить внимание на требования, которые предъявляются к ним, ознакомиться с основными методами измерения неэлектрических величин и измерительными схемами включения первичных измерительных преобразователей, обратить внимание на генераторные и параметрические датчики, преобразующие неэлектрические величины в электрический сигнал.

Изучите методику расчета первичных измерительных преобразователей и их характеристик (на примере потенциометрических, индуктивных и емкостных датчиков). Требуется четко усвоить, как определяются статические характеристики и коэффициенты чувствительности для рассматриваемых типов первичных измерительных преобразователей, в том числе и их расчетные формулы.

Необходимо четко усвоить, какими параметрами выражаются статические и динамические характеристики усилителей, виды и области применения обратных связей в усилителях, а также целесообразность применения усилителей различных типов при автоматизации процессов в сельскохозяйственном производстве.

Изучите основные законы регулирования, их реализацию в регуляторах. Обратите особое внимание на выбор закона регулирования и на влияние обратной связи, как средство его изменения.

Надо знать классификацию исполнительных элементов и уметь выбрать наиболее подходящие для конкретных условий.

Следует знать тенденции развития систем автоматического управления с применением вычислительных машин.


Вопросы для самопроверки
1. По каким параметрам выбирают первичные измерительные преобразователи?

2. Как по экспериментальным данным определить коэффициенты уравнения, описывающего зависимость термосопротивления от температуры?

3. По каким основным признакам разделяют первичные измерительные преобразователи на параметрические и генераторные?

4. Какие первичные измерительные преобразователи состава свойств веществ вы знаете?

5. Назовите области применения в сельском хозяйстве первичных измерительных преобразователей расхода вещества.

6. Что такое усилитель и для какой цели он применяется в системах автоматики?

7. Какими параметрами характеризуется усилитель?

8. Назовите основные типы усилителей.

9. Какие функции выполняют элементы сравнения в системах автоматики?

10. Что такое исполнительные механизмы?

11. Назовите основные типы исполнительных механизмов и области их применения?

12. По каким критериям осуществляется классификация регуляторов?

13. Какие основные законы регулирования применяются в системах автоматики?

14. Какие функции могут выполнять управляющие ЭВМ в системах автоматики?


Тема III. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
3.1.Теория автоматического управления. Виды и типы схем автоматики. Функциональная и структурная схемы автоматизации технологических процессов. Функциональная и структурная схемы САУ. Принципиальная схема. Схемы соединений и подключений. Преобразование структурных схем САУ, правила и формулы.

3.2.Понятие устойчивости САУ. Необходимые и достаточные условия устойчивости линейных САУ. Алгебраические критерии устойчивости Раусса и Гурвица. Частотные критерии устойчивости Михайлова и Найквиста, следствие из критерия Михайлова, логарифмический критерий устойчивости. Определение устойчивости систем с запаздыванием. Анализ влияния параметров элементов САУ на ее устойчивость. Области устойчивости. Определение устойчивости.

3.3.Расчет показателей качества процесса регулирования. Точность работы САР. Методы расчета показателей качества в переходных режимах. Моделирование САР. Расчет переходных процессов по заданному уравнению системы и по заданной структурной схеме. Определение запаса устойчивости и быстродействия. Интегральные критерии качества работы САР. Чувствительность САУ.

3.4.Синтез САУ с заданными показателями качества регулирования. Методы коррекции САР. Реализация корректирующих звеньев в линейных САУ. Выбор настройки регуляторов непрерывного действия (П-, И-, ПИ-, ПИД- регуляторы) в зависимости от свойств объектов управления и требуемых показателей качества управления.

3.5.Нелинейные САУ. Особенности анализа нелинейных САУ. Выбор параметров настройки позиционных регуляторов в зависимости от свойств объекта управления. Метод гармонической линеаризации.

3.6.Понятие импульсных и цифровых САУ. Импульсный элемент. Модуляция импульсов. Описание импульсной системы. Решетчатые функции. Передаточные функции импульсных систем. Частотные характеристики импульсных систем. Устойчивость и качество работы.

3.7.Анализ и синтез релейных схем систем автоматики с помощью алгебры Буля. Анализ и синтез схем управления. Методы минимизации схем. Выбор элементной базы. Реализация схем управления с использованием логических элементов («И», «ИЛИ», «НЕ», «И-НЕ», «ИЛИ-НЕ»).

3.8.Микропроцессорные системы управления. Устройства сопряжения для сбора информации об изменяющихся дискретно или непрерывно параметрах объектов управления. Устройства сопряжения с исполнительными механизмами. Реализация алгоритмов, языки программирования. Реализация различных законов управления в микропроцессорных системах и в системах с управляющими компьютерами.

3.9.Системы телемеханики. Основные понятия и терминология. Системы телеуправления, телесигнализации и телеизмерений. Каналы связи. Сигналы в телемеханике. Методы разделения и избирания сигналов. Кодирование. Устройство и принцип действия систем телеуправления, телесигнализации и телеизмерения.
Примечание: пункты 3.4. – 3.9. изучаются только на специальности 311400 – Электрификация и автоматизация сельского хозяйства.
Методические советы
В результате изучения материала вышеуказанной темы студент должен усвоить сущность теории автоматического управления как науки об управлении динамическими процессами, научиться определять объекты управления и воздействия на них в соответствии с поставленной целью управления.

Следует ознакомиться с правилами изображения схем систем автоматики.

Изучая эту тему, студенты должны познакомиться с требованиями, предъявляемыми к системам автоматического управления. Усвоить, что эти требования определяются свойствами системы и связаны с воздействиями на нее. При этом следует обратить внимание на особенность расчета регуляторов, параметры которых определяются статическими и динамическими свойствами всей системы.

Анализ устойчивости является одним из важнейших разделов динамического расчета САУ. Поэтому необходимо понять физическую сущность устойчивости динамической системы, изучить критерии устойчивости, иметь представление об их достоинствах и недостатках, знать области рационального применения каждого из критериев устойчивости. Особое внимание необходимо уделить анализу влияния передаточных коэффициентов и постоянных времени на устойчивость систем.

О качестве процесса управления судят по ряду показателей, важнейшими из которых являются быстродействие, колебательность, точность. Трудности, связанные с аналитическим определением этих показателей, вызвали применение косвенных оценок качества, поняв идею которых, следует усвоить технику их вычисления. Обратите внимание на метод структурного моделирования систем автоматики на аналоговых вычислительных машинах.

Нелинейные системы обладают существенными особенностями по сравнению с системами линейными. Одной из этих особенностей является возникновение в них автоколебаний. Необходимо изучить методы определения условий возникновения автоколебаний и их параметров.

Системы импульсного регулирования в силу особенностей работы требуют специального метода их исследования.

Студент должен познакомиться с основным математическим аппаратом, применяемым для импульсных систем, — дискретным преобразованием Лапласа.

При изучении методов исследования устойчивости и качества импульсных систем целесообразно проводить сравнение с исследованием непрерывных систем.
Вопросы для самопроверки
1. Сформулируйте понятие устойчивости САУ.

2. Напишите условия устойчивости для САУ, характеристическое уравнение которой имеет третий порядок.

3. Что такое граничный коэффициент усиления и от чего он зависит?

4. Что понимают под термином «качество процесса автоматического управления»?

5. Какие вы знаете интегральные оценки качества?

6. Какая связь существует между быстродействием системы и колебательностью процесса регулирования?

7. Какие существуют способы улучшения качества процесса регулирования?

8. Объясните принцип моделирования САУ на аналоговых вычислительных машинах?

9. Какие типовые нелинейные характеристики могут встречаться в САУ?

10. Что такое автоколебания?

11. Изложите идею гармонической линеаризации?

12. Какие показатели качества переходных процессов характерны для нелинейных систем?

13. Поясните принцип работы систем импульсного регулирования?

14. Что представляет собой решетчатая функция?

15. Поясните способ получения передаточной функции импульсной системы?

16. Какие вы знаете критерии устойчивости систем импульсного регулирования?

17. Каким образом можно оценить качество процесса импульсного регулирования?

Тема IV. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ


Автоматизация технологических процессов в полеводстве. Автоматизация технологических процессов в защищенном грунте. Автоматизация хранилищ сельскохозяйственной продукции. Автоматизация животноводства и птицеводства. Автоматизация систем энергообеспечения.

Определение экономической эффективности автоматизации.


Методические советы
Настоящая тема является завершающей темой курса. Подводя итоги изучаемого материала по автоматизации технологических процессов в с/х, необходимо достаточно точно сформулировать технические и экономические преимущества автоматизации и выявить эффективность автоматизации.

Изучение технико-экономической эффективности автоматизации надо начинать с рассмотрения её слагаемых, т.е. с трудового, энергетического и других эффектов. Необходимо хорошо усвоить методы экономического обоснования автоматизации основных технологических процессов с/х.


Вопросы для самопроверки
1. Какие технологические преимущества дает автоматика с/х?

2. Назовите слагаемые технико-экономической эффективности автоматизации с/х?

3. Изложите методику экономического обоснования конкретного с/х производства?

4. Какие показатели эффективности автоматизации вы знаете?

5. Дайте примеры преимущества автоматизированных процессов с/х в производстве.
ЛИТЕРАТУРА


  1. Автоматика и автоматизация производственных процессов / Под ред. И.И. Мартыненко, Б.Л. Головинский, Р.Д. Проценко и др. - М.: Агропромиздат, 1985. - 335 с.

  2. Загинайлов В.И., Шеповалова Л.Н. Основы автоматики. – М.: Колос, 2001.

  3. Бохан Н.И., Бородин И.Ф. и др. Средства автоматики и телемеханики. – М.: Агропромиздат, 1992.

  4. Бородин И.Ф., Рысс А.А. Автоматизация технологических процессов. – М.: Колос, 1996. – 351 с.

  5. Бородин И.Ф. Технические средства автоматики. М.: Колос, 1982. – 303 с.

  6. Мартыненко И.И., Лысенко В.Ф. Проектирование систем автоматики. – М.: Агропромиздат, 1990. – 243 с.

  7. Бородин И.Ф., Кирилин Н.И. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. М.: Колос, 1977. – 328 с.

  8. Востриков А.С., Французова Г.А. Теория автоматического регулирования. Учебное пособие. НГТУ, 2006, – 368 с.


ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

1. Общие указания
1.1. Контрольная работа по курсу содержит три задачи. Условие каждой из них – общее для всех студентов. При этом студент должен выполнить свой вариант контрольной работы, соответствующий номеру шифра (последней цифре номера зачетной книжки – для задачи № 1, последним двум цифрам номера зачетной книжки – для задачи № 2, по выбору преподавателя – для задачи № 3. Перед решением задачи необходимо сформулировать ее условие, применительно к своему варианту (примеры составления титульного листа представлены в приложении А).

1.2. Принципиальные схемы необходимо чертить в соответствии с ЕСКД (согласно действующим стандартам). Все схемы должны быть выполнены аккуратно, на миллиметровой или чертежной бумаге, с применением чертежных принадлежностей. Допускается графическое и текстовое оформление с помощью ПЭВМ.

1.3. Расчеты можно производить с помощью вычислительной машины, калькулятора или логарифмической линейки с точностью до третьего знака.

1.4. В конце работы необходимо привести список использованной литературы, указать дату и поставить подпись.

1.5. Небрежно оформленные, неоконченные, а также выполненные не по своему варианту работы не засчитываются.

Задача 1
Условие задачи
1. Для предложенного в задании автоматизированного технологического процесса изобразить принципиальную схему, и дать полное описание работы схемы с указанием назначения и последовательности взаимодействия всех ее элементов.

2. На основе принципиальной и технологической схем изобразить функциональную схему. Под схемой дать расшифровку блоков и перечислить элементы схемы, отнесенные к каждому блоку.


Выбор варианта
Выбор конкретной системы автоматического управления производится по таблице 1.
Таблица 1. Системы автоматического управления




САУ

Литература

1

Температурой теплоносителя шахтной зерносушилки.

Л. 7, с. 21.

2

Частотой вращения двигателя внутреннего сгорания.

Л. 7, с. 45.

3

Температурным режимом в картофелехранилищах.

Л. 7, с. 64.

4

Температурой в животноводческом помещении.

Л. 7, с. 81.

5

Воздухораспределением в бункерах вентилирования зерна.

Л. 7, с. 69.

6

Влажностью зерна в бункерах вентилирования.

Л. 7, с. 70.

7

Температурой воды в котле КЭВЗ.

Л. 7, с. 78.

8

Загрузкой рабочих органов зерноуборочного комбайна.

Л. 7, с. 55.

9

Температурой в парниках.

Л. 7, с. 57.

0

Башенной насосной станции.

Л. 7, с. 74.


  1   2   3

Похожие:

Методические указания по ее выполнению. Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 «Механизация сельского хозяйства» iconМетодические указания по их выполнению. Предназначено для студентов дневной и заочной формы обучения
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям: 090600-"Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых...
Методические указания по ее выполнению. Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 «Механизация сельского хозяйства» iconМетодические указания по их выполнению для студентов, обучающихся по специальности 080502 «Экономика и управление на предприятии»
...
Методические указания по ее выполнению. Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 «Механизация сельского хозяйства» iconМетодические указания для студентов заочной формы обучения великий Новгород 2002 ббк 87. 66 Печатается по решению
Культурология: Методические указания для студентов заочной формы обучения / Сост. Н. А. Завершинская, Р. Н. Черникова. – 3-е изд.,...
Методические указания по ее выполнению. Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 «Механизация сельского хозяйства» iconМетодические указания для студентов заочной формы обучения великий Новгород 2002 ббк 87. 66 Печатается по решению
Культурология: Методические указания для студентов заочной формы обучения / Сост. Н. А. Завершинская, Р. Н. Черникова. – 3-е изд.,...
Методические указания по ее выполнению. Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 «Механизация сельского хозяйства» iconМетодические указания к выполнению контрольной работы для студентов заочной формы обучения
Дисциплина Методика преподавания хантыйского языка, литературы название дисциплины
Методические указания по ее выполнению. Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 «Механизация сельского хозяйства» iconМетодические указания по выполнению лабораторных работ №1-5 по информатике для студентов дневной формы обучения
Решение задач в пакете Mathcad : методические указания по выполнению лабораторных работ №1 – 5 по информатике для студентов дневной...
Методические указания по ее выполнению. Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 «Механизация сельского хозяйства» iconМетодические указания и контрольное задание №1 по английскому языку для студентов заочной формы обучения Барнаул 1999
Дьяченко Е. Н., Клюева Ю. В., Косачева И. Е., Хворова Л. А. Unit 1: Методические указания и контрольное задание №1 по английскому...
Методические указания по ее выполнению. Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 «Механизация сельского хозяйства» iconМетодические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы студентам факультета ветеринарной медицины заочной формы обучения по специальности 01. 24. 00
Методические указания предназначены для изучения дисциплины «Экология микроорганизмов», выполнения контрольной работы студентами...
Методические указания по ее выполнению. Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 «Механизация сельского хозяйства» iconМетодические указания к выполнению контрольной работы для студентов заочной формы обучения
Гидрология как наука, ее предмет, задачи, составные части, связь с другими науками
Методические указания по ее выполнению. Предназначено для студентов заочной формы обучения по специальностям 311300 «Механизация сельского хозяйства» iconМетодические указания к выполнению расчетно-графических и контрольных работ по электротехнике для студентов всех форм обучения 2005
Методические указания включают в себя рабочую программу, задания, указания по их выполнению, примеры расчета. Методические указания...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org