Программа учебной дисциплины «case-средства при проектировании систем управления» Направление подготовки

Скачать 152.06 Kb.

Дата	07.07.2013
Размер	152.06 Kb.
Тип	Программа

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 220700 доц. А.А. Кульчицкий	Зав. кафедрой АТПП доц. А.А. Кульчицкий

ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«CASE-СРЕДСТВА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ»
Направление подготовки:

220700 Автоматизация технологических процессов и производств
Профиль подготовки:

Автоматизация технологических процессов и производств в металлургической промышленности
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составители:

Доцент каф. АТПП Э.Д.Кадыров

Доцент каф. АТПП А.Ю.Фирсов

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

1.Цели и задачи дисциплины:

Дисциплина “ CASE средства при проектировании систем управления ” призвана познакомить студента, обучающегося по направлению 220700 “Автоматизация технологических процессов и производств”, с методами автоматизированного проектирования и разработки программных продуктов с использованием различных инструментальных средств. Цель дисциплины заключается в обучение студентов основам и методам автоматизированного проектирования, необходимым при проектировании, исследовании, производстве и эксплуатации систем и средств автоматизации и управления. Задачами изучения дисциплины являются: освоение основных принципов построения систем автоматизированного проектирования, математических и методологических основ и технического обеспечения анализа и оптимизации проектных решений, форм представления задач проектирования, основных программных средств поддержки процесса проектирования и подготовки проектной документации, видов используемых при этом моделей и иных математических методов постановки и решения задач проектирования, анализа, синтеза и оптимизации систем автоматического управления.
2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина “ CASE средства при проектировании систем управления” относится к вариативной части профессиональных дисциплин.

Данная дисциплина базируется на знаниях, полученных в результате изучения дисциплин “Проектирование автоматизированных систем” и “Интегрированные системы проектирования и управления”. Для изучения дисциплины студенты также должны уметь программировать и работать на персональном компьютере в объеме курса: "Программирование и основы алгоритмизации". Дисциплина в свою очередь является базой для курсового проектирования и выпускной бакалаврской работы.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

способностью выбирать средства автоматизации технологических процессов и производств (ПК-11);

способностью осваивать средства программного обеспечения автоматизации и управления, их сертификации (ПК-26);

способностью изучать и анализировать необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, обобщать их и систематизировать, проводить необходимые расчеты с использованием современных технических средств и программного обеспечения (ПК-38).
В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

виды обеспечения САПР и их назначение, состав, применение. Математические и методически основы САПР; тенденции развития САПР; методы проектирования с помощью современной САПР. Виды оптимизации, анализа и синтеза. Математические основы оптимизации результатов проектирования, программные средства для оптимизации проектирования и методы их применения на практике. Методы формализации задач проектирования, анализа и синтеза проектных решений; виды этапов проектирования и комплектность документации на каждом этапе.

Уметь:

ориентироваться во множестве инструментальных средств, поддерживающих процесс разработки системы управления на различных стадиях, представлять области их применения и ограничения по типам решаемых задач;

использовать пакеты прикладных программ для решения практических задач проектирования;

представлять технические решения с использованием средств компьютерной графики и геометрического моделирования;

применять численные методы для оптимизации регуляторов;

использовать принципы и методы математической формализации задачи проектирования; решать исследовательские и проектные задачи с использованием компьютеров; использовать инструментальные программные средства в процессе разработки и эксплуатации систем управления.

.

Владеть:

современными программными средствами подготовки конструкторско-технологической документации;

принципами и методами моделирования, анализа, синтеза и оптимизации систем и средств автоматизации.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет _3.423__ зачетных единиц.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
Вид учебной работы	Всего часов	8
Аудиторные занятия (всего)	55	55
В том числе:	-		-	-
Лекции	22	22
Практические занятия (ПЗ)	11	11
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)	11	11
Самостоятельная работа (всего)	50	50
В том числе:	-		-	-
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы		12
Реферат
Другие виды самостоятельной работы

Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)		экз
Общая трудоемкость час зач. ед.	123
Общая трудоемкость час зач. ед.	4.064

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1	Понятие о CASЕ-технологиях.	Автоматизированное проектирование систем управления с использованием CASE-технологий. Понятие о CASЕ-технологиях. Классификация CASE-технологий. Инструментальные средства поддержки технологий и их классы. Принципы организации проектирования с использованием CASE средств. Анализ функциональных возможностей CASE средств различных классов. Интерфейсы между CASE средствами и особенности их функционирования. Системный подход к инженерному проектированию. Программное, лингвистическое, математическое, техническое, информационное, методическое, организационное обеспечение САПР. Иерархическая структура уровней проектирования и проектных спецификаций. Стадии проектирования АСУ ТП. Структура и разновидности САПР. Этапы САПР.
2	Математическое обеспечение проектных решений.	Компоненты математического обеспечения, математический аппарат в моделях разного иерархического уровня, требования к математическим моделям и численным методам в САПР. Критерии оптимизации. Постановка задачи параметрической оптимизации и методы ее решения. Классификация задач оптимизации. Особенности градиентного метода и применимость его к задаче оптимизации регуляторов. Суть градиентного метода. Суть метода одномерной дихотомической оптимизации, метода одномерной оптимизации методом чисел Фибоначчи, метода Розенброка, метода Хука-Дживса (конфигураций), метода Недлера-Мида (деформируемого многогранника), метода наискорейшего спуска, метода Флетчера-Ривса (сопряженных градиентов), метода Ньютона, метода Девидона-Флетчера-Пауэла (переменной метрики) для оптимизации. Ограничения применимости этих методов, их достоинства и недостатки.
3	Примеры CASE-средств для проектировании систем управления	Системы класса CAD (Solid Works, CATIA). Системы класса CAE (Пакеты Matlab, Simulink, Optimization Toolbox для Matlab, Aspen Plus, Aspen Dynamics). САПР E3 series.
4	Методы подготовки технико-экономического обоснования проектов создания систем.	Цели, задачи и методы подготовки технико-экономического обоснования проектов создания систем и средств автоматизации и управления; сбор и анализ исходных данных для расчёта и проектирования устройств и систем автоматизации и управления. Основные критерии для выбора аппаратной реализации систем управления и стабилизации. Микроконтроллеры, сигнальные процессоры, ПЛК, ПК. Моделирование, анализ и автоматическая оптимизация систем автоматического управления.

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин	№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
№ п/п	Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин	1	2	3	4
1.	Проектировании автоматизированных систем (курсовой проект)		+		+
2.	Выпускная работа бакалавра	+	+	+	+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лаб. зан.	Семин	СРС	Все-го час.
1	Понятие о CASЕ-технологиях.	2		6			8
2	Математическое обеспечение проектных решений.	8		2			10
3	Основные критерии для выбора аппаратной реализации систем управления. и стабилизации.	4	7	3			14
4	Методы подготовки технико-экономического обоснования проектов создания систем.	8	4				12

6. Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудо-емкость (час.)
1	2	Оптимальная настройка ПИД-регулятора с помощью Optimization Toolbox в пакете Matlab.	2
2	3	Создание твердотельной модели теплофизического объекта в системе SolidWorks и экспорт модели в стандартный файл описания модели.	1
3	1	Импорт твердотельной модели теплофизического объекта из файла экспорта SolidWorks в систему конечно-элементного моделирования Comsol Multiphysics, расчет в ней процесса теплообмена и последующий экспорт динамической модели объекта в систему Simulink.	2
4	1	Построение в SolidWorks модели механизма и конвертация её в динамическую модель SimMechanics для анализа динамики механизма в системе Simulink.	2
5	3	Построение схемы автоматизации системы управления в САПР E3 series и автоматическая генерация связных документов.	2
6	1	Разработка 3-х мерной модели кабельного жгута в системе CATIA и установление связи с проектом в САПР E3 series.	2

7. Практические занятия (семинары)

№ п/п	№ раздела дисциплины	Тематика практических занятий (семинаров)	Трудо-емкость (час.)
1	3	Основы работы в системе SolidWorks.	1
2	3	Основы работы в CAE-системе Comsol Multiphysics.	2
3	3	Изучение интерфейса системы автоматизированного проектирования E3 series.	2
4	3	Основы работы в системе CATIA.	2
5	4	Моделирование статического режима химико-технологического процесса в системе Aspen Plus и экспорт динамической модели в систему Aspen Dynamics.	2
6	4	Моделирование динамического режима системы управления сложным химико-технологического процессом в системе Aspen Dynamics.	2

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ) не предусмотрено

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература

1. В. М. Перельмутер. Пакеты расширения Matlab. Control System Toolbox и Robust Control Toolbox. Издательство: Солон-Пресс, 2008 г.,- 224 с.

2. Деменков Н.П. Программные средства оптимизации и настройки систем управления. М.:Изд. МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2006. -242с.

3. Ли К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE). – СПб.:Питер, 2004. -560с.

4. В.П.Дъяконов. MATLAB 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6. Основы применения.-М.:СОЛОН- Пресс, 2005.-800с.

5. Техническая документация в составе системы Aspen.
б) дополнительная литература

1. Курбатова Е. А. MATLAB 7. Самоучитель. Издательство: Вильямс, 2006 г., -256 с.

2. SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / Алямовский А. А., Собачкин А. А., Одинцов Е. В. и др. — СПб.: БХВ-Петербург, 2005. — 800с.
в) программное обеспечение

Matlab, SolidWorks, CATIA, MS Office, E3 series, Aspen Plus, Aspen Dynamics.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

сайт Schneider Electric, сайт National Instruments, сайт MathWorks.

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Для выполнения лабораторных работ, и оформления отчетов используются компьютеры кафедрального вычислительного центра c специальным программным обеспечением. Лекции по дисциплине проводятся в аудиториях, оснащённых мультимедийным оборудованием.

11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Практические занятия проводятся в аудиториях, снабженными компьютерами с специальным программным обеспечением, а также программными средствами для проведения компьютерных телеконференций (средствами удаленного доступа к рабочим столам). Для текущего контроля используются тестовые контрольные работы на усвоение теоретических знаний и собеседование с преподавателем при защите лабораторных работ.
Разработчики:

Каф. АТПП доцент Э.Д. Кадыров

Каф. АТПП доцент А.Ю. Фирсов

Эксперты:
____________ ___________________ ________________
____________ ___________________ ________________

Программа учебной дисциплины «case-средства при проектировании систем управления» Направление подготовки

Похожие: