МИНИCTEPCTBO ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Лубенцов В. Ф., Лубенцова Е. В. <...> КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Направление подготовки 220700.62 – Автоматизация технологических процессов и производств Бакалавриат Ставрополь 2014 УДК 62-52 (075.8) ББК 32.965 я73 Л 82 Печатается по решению учебно-методического совета Северо-Кавказского федерального университета Лубенцов В. Ф., Лубенцова Е. В. <...> Содержит общие требования к выполнению, рекомендации по подготовке и оформлению, последовательность выполнения, порядок представления к защите и процедура защита курсовой работы Предназначено для студентов всех форм обучения направления подготовки 220700.62 – Автоматизация технологических процессов и производств. <...> УДК 62-52 (075.8) ББК 32.965 я73 Авторы: канд. техн. наук Е. В. Лубенцова, д-р техн. наук, доцент В. Ф. Лубенцов Рецензенты: д-р техн. наук, профессор Н. И. Червяков, канд. техн. наук, доцент А. А. Евдокимов ©ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», 2014 2 ПРЕДИСЛОВИЕ Совершенствование управления промышленными объектами связано с возрастающей интенсификацией технологических процессов, использованием агрегатов большой единичной мощности, ужесточением требований к точности стабилизации режимных параметров и предъявлением повышенных требований к получаемым продуктам. <...> Под разработкой автоматиче3 ских систем регулирования (АСР) понимается, во-первых, выбор соответствующих регуляторов, датчиков и исполнительных устройств; во-вторых, расчет настроечных параметров выбранных регуляторов. <...> Автоматическое управление – это воздействие на объект управления с целью достижения заданной цели управления, т. е. охватывает более широкий круг задач. <...> Под автоматическим управлением понимается автоматическое осуществление совокупности воздействий, выбранных <...>
Теория_автоматического_управления._Курсовое_проектирование.pdf
МИНИCTEPCTBO ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Лубенцов В. Ф., Лубенцова Е. В.
ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ.
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Направление подготовки
220700.62 – Автоматизация технологических
процессов и производств
Бакалавриат
Ставрополь
2014
Стр.1
УДК 62-52 (075.8)
ББК 32.965 я73
Л 82
Печатается по решению
учебно-методического совета
Северо-Кавказского федерального
университета
Лубенцов В. Ф., Лубенцова Е. В.
Л 82 Теория автоматического управления. Курсовое проектирование:
учебное пособие. – Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2013. –
102 с.
Пособие подготовлено в соответствии с программой дисциплины
и требованиями ФГОС ВПО направления подготовки бакалавров.
Содержит общие требования к выполнению, рекомендации по
подготовке и оформлению, последовательность выполнения, порядок
представления к защите и процедура защита курсовой работы
Предназначено для студентов всех форм обучения направления
подготовки 220700.62 – Автоматизация технологических
процессов и производств.
УДК 62-52 (075.8)
ББК 32.965 я73
Авторы:
канд. техн. наук Е. В. Лубенцова,
д-р техн. наук, доцент В. Ф. Лубенцов
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор Н. И. Червяков,
канд. техн. наук, доцент А. А. Евдокимов
©ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский
федеральный университет», 2014
2
Стр.2
ПРЕДИСЛОВИЕ
Совершенствование управления промышленными объектами
связано с возрастающей интенсификацией технологических процессов,
использованием агрегатов большой единичной мощности,
ужесточением требований к точности стабилизации режимных
параметров и предъявлением повышенных требований к получаемым
продуктам. Высокая чувствительность к нарушениям заданного
режима, а также необходимость своевременного и соответствующего
сложившейся в данный момент обстановке осуществления
воздействий на процесс в случае отклонения условий его протекания
от заданных затрудняют обеспечение качественного ведения
процесса не только вручную, но и с помощью простых локальных
контуров регулирования.
Человек обладает конечной скоростью восприятия ограниченного
объема информации; ему требуется некоторое время на ее
обдумывание, принятие решения и реализацию соответствующих
действий. Действия человека отличаются субъективностью.
Управление современными объектами вручную невозможно
вследствие ограниченности возможностей операторов по быстродействию,
точности, безошибочности действий. Поэтому в настоящее
время функционирование сложных процессов и объектов
без автоматического управления практически немыслимо.
Развитие технологических процессов и ужесточение требований
к их реализации требуют создания более совершенных систем
управления, чем локальные системы. К таким многоуровневым
системам относятся принципиально новые системы – автоматизированные
системы управления технологическими процессами
(АСУТП). Создание АСУТП, необходимость в которых была вызвана
объективными потребностями развития промышленности,
стало возможно благодаря внедрению ЭВМ, позволяющих управлять
технологическими процессами в реальном времени, т. е. в одном
темпе с развитием управляемого процесса. Управление в таких
случаях возможно только путем применения автоматических
регуляторов и управляющих устройств (т.е. автоматических систем
регулирования и управления). Под разработкой автоматиче3
Стр.3
ских систем регулирования (АСР) понимается, во-первых, выбор
соответствующих регуляторов, датчиков и исполнительных устройств;
во-вторых, расчет настроечных параметров выбранных
регуляторов. Теория автоматического управления (ТАУ) представляет
собой математический аппарат для решения задачи разработки
таких систем. Развитие техники автоматического управления
связано с проблемой замены человека в различных звеньях
управления технологическими процессами.
Термины «управление» и «регулирование» часто используют
как синонимы, однако они имеют различие.
Автоматическое регулирование – это поддержание постоянной
или изменяющейся по заданному закону (программе) некоторой
величины, характеризующей процесс, и осуществляется оно
путем измерения состояния объекта и воздействия на регулирующий
орган объекта.
Автоматическое управление – это воздействие на объект управления
с целью достижения заданной цели управления, т. е. охватывает
более широкий круг задач. Под автоматическим управлением понимается
автоматическое осуществление совокупности воздействий,
выбранных из множества возможных на основании определенной
информации и направленных на обеспечение функционирования
объекта в соответствии с целью управления.
Задачи управления включают в себя задачи регулирования и,
кроме того, вопросы настройки систем управления, оптимального
управления, обеспечения робастности и адаптации и другие.
ТАУ – это наука о принципах построения и методах расчета
систем автоматического управления. Ее выводы справедливы для
различных систем независимо от назначения и физической природы.
Применение систем, их проектирование и эксплуатация невозможны
без знания ТАУ.
Курс базируется на дисциплинах «Математика» (математика и
математические основы теории управления (дифференциальное,
интегральное, операционное исчисления, линейная алгебра, функции
комплексного переменного), «Информационные технологии»
(пакеты прикладных программ для моделирования динамических
систем), «Математические основы теории управления», «Инже4
Стр.4
нерно-технические расчеты на ЭВМ» («Инструментальные средства
в инженерных расчетах»), «Системный анализ и управление»
(«Теория систем и системный анализ»).
Знания, полученные после изучения курса, могут применяться при
изучении дисциплин «Оптимальные и адаптивные системы управления»,
«Интеллектуальные системы управления», «Моделирование систем
и процессов», «Случайные процессы в системах управления» («Теория
случайных процессов»), «Автоматизация технологических процессов
и производств», «Автоматизация управления жизненным циклом
продукции», «Интегрированные системы проектирования и управления»;
«Проектирование автоматизированных систем», а также при выполнении
выпускной квалификационной работы.
В результате освоения материала пособия по дисциплине
«Теория автоматического управления» ООП обучающийся приобретает
следующие компетенции:
общекультурные
ей будущей профессии, высокой мотивацией к выполнению профессиональной
деятельности;
лификации и мастерства;
− ОК-8: способность осознавать социальную значимость свовеннонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применять
методы математического анализа и моделирования, теоретического
и экспериментального исследования;
− ОК-10: способность использовать основные законы естести
средства получения, хранения, переработки информации, навыки
работы с компьютером как средством управления информацией;
профессиональные:
− ОК-17: способность применять основные методы, способы
средства при решении практических задач профессиональной деятельности,
методы стандартных испытаний по определению физико-механических
свойств и технологических показателей материалов
и готовых изделий, стандартные методы их проектирования,
прогрессивные методы эксплуатации изделий;
− ПК-4: способность использовать прикладные программные
5
− ОК-6: способность к саморазвитию, повышению своей ква
Стр.5