ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ. Кафедра «Автоматизация технологических процессов» в настоящее время располагает тем набором технических
Кафедра «Автоматизация технологических процессов» в настоящее время располагает тем набором технических, программных, мульти-медийных, электронных, печатных и аппаратных средств, которые в процессе реализации Рабочей программы по дисциплине «Теория и системы управления» позволяют в полной мере применять метод проблемного изложения материала в сочетании с рейтинговой системой аттестации студентов.
При изложении лекционного материала используются ЭСО, проекторы, компьютеры, ноутбуки. На кафедре накоплен большой объем материала на электронных носителях, обеспечивающий возможность демонстраций построения различных систем автоматического управления (САУ) и входящих в них современного оборудования, как измерителей, преобразователей и пр.. В качестве примера проблемной ситуации на лекции можно привести систему автоматизированного управления (САУ) лазерным термическим комплексом (ЛТК) для термоупрочнения с учетом данных о применяемом оборудовании, а также САУ автоматизированного комплекса для литья с кристаллизацией под давлением.
При выполнении лабораторных работ используются методические разработки включающие в себя примеры выполнения данных работ. Лабораторные работы выполняются на компьютерах с применением программных продуктов MathLab и Mathlab.
Одним из важных подходов, используемым для развития мотивации к изучению дисциплины «Теория и системы управления», является освещение на всех видах занятий, включая практические, реальных САУ, в том числе разработанных преподавателями кафедры, аспирантами, магистрантами и бакалаврами в процессе выполнения научных исследований.
ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Тесты для контроля знаний по дисциплине «Теория и системы управления»:
Рейтинг-контроль №1
1. Какие преимущества обеспечивает автоматизация технологических процессов на производстве?
а). Рост производительности труда; повышение качества продукции и её конкурентоспособности; сокращение затрат сырья, топлива, электроэнергии.
б). Повышение культуры производства; как правило, - сокращение численности производственного персонала.
в). Рост производительности труда; повышение качества продукции и её конкурентоспособности; сокращение затрат сырья, топлива, электроэнергии;
повышение культуры производства; как правило, - сокращение численности производственного персонала.
2. Какие задачи решает ТАУ?
а). Анализ существующих систем управления на предмет определения качества их функционирования; синтез новых систем управления – разработка методов расчета настроек регуляторов; автоматизация технологических процессов.
б). Решение диагностических задач; анализ существующих систем управления на предмет определения качества их функционирования; синтез новых систем управления – разработка методов расчета настроек регуляторов.
в). Решение диагностических задач; анализ существующих систем управления на предмет определения качества их функционирования; синтез новых систем управления – разработка методов расчета настроек регуляторов; настройка существующих систем управления.
3. Что является параметрами технологического процесса?
а). Температура, давление, расход, напряжение.
б). Скорость, частота вращения, сила, ускорение.
в). а и б.
4. Что называется объектом управления?
а). Устройство, требуемый режим работы которого должен поддерживаться извне специально организованными управляющими воздействиями.
б). Устройство, воспринимающее внешнее воздействие.
в). Устройство или комплекс устройств реализующих управляющие воздействия.
5. Что называют автоматическим управлением?
а). Частный вид управления, когда задачей является обеспечение постоянства какой-либо выходной величины ОУ
б). Управление, осуществляемое без непосредственного участия человека.
в). Управляющие воздействия, выдаваемое на выходе системы или устройства.
6. Что называют устройством или комплексом устройств, преобразующих измеряемый параметр технологического процесса в вид, удобный для дальнейшей передачи и использования?
а). Интерфейс.
б). Регулятор.
в). Датчик.
7. Расписать слева на право условные обозначения представленные на структурной схеме автоматической системы регулирования с замкнутой цепью воздействия:
а). x - управляющее воздействие (задание), сумматор, e = х - у - ошибка регулирования, Р - распределитель, u - задающее воздействие, ОУ - объект управления, f - возмущающее воздействие (возмущение), у - текущее значение регулируемой величины.
б). x - задающее воздействие (задание), сумматор, e = х - у - ошибка регулирования, Р - регулятор, u - управляющее воздействие, ОУ - объект управления, f - возмущающее воздействие (возмущение), у - текущее значение регулируемой величины.
в). x - задающее воздействие (задание), сумматор, e = х - у - ошибка регулирования, Р - регулятор, u - управляющее воздействие, ОУ - объект управления, f - регулирующее воздействие (возмущение), у - текущее значение регулируемой величины.
8. Выберите правильный вариант классификации АСР по назначению (по характеру изменения задания):
а). Стабилизирующая, следящая, программная.
б). Стабилизирующая, следящая, одномерная.
в). Стабилизирующая, следящая, программная, несвязанного регулирования.
9. Выберите правильный вариант классификации АСР по функциональному назначению:
а). Непрерывные, дискретные (релейные, импульсные, цифровые).
б). Пневматические, гидравлические, электрические, механические и др.
в). Температуры, давления, расхода, уровня, напряжения и т.д.
10. Какой принцип регулирования представлен на схеме?
а). По возмущению.
б). По отклонению.
в). Комбинированное.
10. Выберите правильный вариант классификации элементов систем управления по функциональному назначению.
а). Измерительные, усилительно-преобразовательные, исполнительные,
корректирующие.
б). Активные (с источником энергии), пассивные (без источника).
в). Линейные, нелинейные
11. Какую систему управления по поведению в статическом режиме характеризует представленный рисунок?
а). Статическую.
б). Астатическую.
в). Статическую и астатическую.
12. Какое входное воздействие представлено на рисунке?
а). Единичный ступенчатый сигнал.
б). Линейный сигнал.
в). δ-функция (дельта-функция, импульс).
13. Какое входное воздействие представлено на рисунке?
а). Единичный ступенчатый сигнал.
б). Линейный сигнал.
в). δ-функция (дельта-функция, импульс).
14. Что называют преобразованием Лапласа?
а). 
б). Переход от уравнения: 
к уравнению: 
в). 
15. Что называют передаточной функцией?
а). Называется отношение изображения выходного воздействия Y(s) к изображению входного X(s) при нулевых начальных условиях.
б). Y(s) = W(s)*X(s).
в). 
.
16. Какое простейшее типовое звено представлено на рисунке?
а). Усилительное.
б). Реальное дифференцирующее.
в). Реальное интегрирующее.
17. Какое простейшее типовое звено представлено на рисунке?
а). Усилительное.
б). Реальное интегрирующее.
в). Идеальное интегрирующее.
18. Чему равна результирующая передаточная функция?
а). Wрез = W1* W2…
б). Wрез = W1+W2…
в). Wрез = W1/(1± W1* W2…)
Рейтинг-контроль №2
1. Что называют фазо-частотной характеристикой?
а). Зависимость амплитуды выходного сигнала от частоты входного: А(ω).
б). Зависимость амплитуды и фазы выходного сигнала от частоты входного (изображается на комплексной плоскости).
в). Зависимость фазы выходного сигнала от частоты входного: φ(ω).
2. Какая характеристика представлена на рисунке?
а). Логарифмическая фазо-частотная характеристика для фильтра высоких частот.
б). Логарифмическая амплитудно-частотная характеристика для фильтра низких частот.
в). Логарифмическая фазо-частотная характеристика для фильтра низких частот.
3. Какой переходный процесс характеризует рисунок?
а). Устойчивый.
б). Неустойчивый.
в). На границе устойчивости.
4. Какие критерии устойчивости являются основными, но не являются достаточными для однозначного определения устойчивости?
а). Корневой критерий, критерий Стодола.
б). Критерий Найквиста, критерий Михайлова.
в). Критерий Гурвица, критерий Стодола.
5. Какие критерии устойчивости определяют устойчивость замкнутых систем по их частотным характеристикам?
а). Корневой критерий, критерий Михайлова.
б). Критерий Найквиста, критерий Михайлова.
в). Критерий Гурвица, критерий Стодола.
6. Для какого критерия устойчивости характерно следующее определение устойчивости: «Для устойчивой АСР необходимо и достаточно, чтобы годограф …, начинаясь при ω = 0 на положительной вещественной полуоси, обходил последовательно в положительном направлении (против часовой стрелки) при возрастании ω от 0 до ∞ n-квадрантов, где n – степень характеристического полинома»?
а). Критерий Найквиста.
б). Критерий Михайлова.
в). Критерий Гурвица.
Рейтинг-контроль №3
1. Какую САУ называют замкнутой?
а). САУ, где средство управления (СУ) воздействует на объект (ТОУ) без учета состояния последнего.
б). САУ – в процессе работы средства управления (СУ) учитывается фактическое состояние объекта (ТОУ), и на этой основе вырабатываются необходимые воздействия на объект.
в). САУ – в процессе работы средства управления (СУ) учитывается номинальное состояние объекта (ТОУ), и на этой основе вырабатываются необходимые воздействия на объект.
2. Какую САУ называют замкнутой?
а). САУ, где средство управления (СУ) воздействует на объект (ТОУ) без учета состояния последнего.
б). САУ – в процессе работы средства управления (СУ) учитывается фактическое состояние объекта (ТОУ), и на этой основе вырабатываются необходимые воздействия на объект.
в). САУ – в процессе работы средства управления (СУ) учитывается номинальное состояние объекта (ТОУ), и на этой основе вырабатываются необходимые воздействия на объект.
3. Как делятся САУ по виду вспомогательной энергии, расходуемой на процесс управления?
а). На электрические (в том числе, - электронные), гидравлические, пневматические и комбинированные.
б). На аналоговые и цифровые.
в). На пассивные и активные.
4. Как делятся САУ по виду вспомогательной энергии, расходуемой на процесс управления?
а). На электрические (в том числе, - электронные), гидравлические, пневматические и комбинированные.
б). На аналоговые и цифровые.
в). На пассивные и активные.
5. Что содержат в себе промышленные автоматические регуляторы?
а). Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи.
б). Измерительные элементы и аналого-цифровые преобразователи.
в). Элемент сравнения, усилитель и элементы дополнительной обратной связи.
6. Для чего используются кривые разгона?
а). Дают общее представление о характеристиках объектов.
б). Дают общее представление о динамике объектов.
в). Дают общее представление о свойствах объектов.
7. Программируемые логическиемикропроцессорные контроллеры?
а). Выполняют функции задающих устройств.
б). Выполняют функции комплекта релейной аппаратуры – электромагнитных реле и контакторов.
в). Выполняют функции первичных преобразователей.
8. Из скольких уровней состоит структура АСУ ТП?
а). 2 уровней.
б). 2-3 уровней.
в). 1-2 уровней.
9. Какой уровень АСУ ТП является первым?
а). Уровень производственного участка (цеха).
б). Уровень управления.
в). Уровнем датчиков, исполнительных механизмов и контроллеров, которые устанавливаются непосредственно на технологических объектах.
10. Какой уровень АСУ ТП является первым?
а). Уровень производственного участка (цеха).
б). Уровень управления.
в). Уровнем датчиков, исполнительных механизмов и контроллеров, которые устанавливаются непосредственно на технологических объектах.
11. Что является связующим звеном между устройством связи с объектом и ПК?
а). Цифро-аналоговый интерфейс.
б). Аналоговый сигнал.
в). Цифровой интерфейс.
12. Как делятся УСО по характеру обрабатываемого сигнала?
а). Цифровой, аналоговые и дискретные.
б). Аналоговые.
в). Аналоговые и цифровые.
13. Обозначение RS-232/RS-485 относится к…?
а). Коммуникационным модулям.
б). Линиям управления.
в). Преобразователям интерфейсов.
14. Что называют манипулятором?
а). Многозвенный механизм с числом степеней подвижности от трех до девяти.
б). Захватное устройство.
в). Транспортирующий механизм.
15. Что является гибким автоматизированным производством (ГАП)?
а). Объединение прогрессивных форм оборудования, систем автоматизации и робото-технологических линий.
б). Самообучающееся производство.
в). Объединение прогрессивных форм оборудования и сборочных линий.
Экзаменационные вопросы
1. Классификация САУ.
2. Функциональная блок – схема САР.
3. Дайте определение и перечислите функции АСУ ТП.
4. Структура информационных потоков АСУ ТП.
5. Из каких взаимопроникающих частей состоит центр управления производством.
6. Какие преимущества обеспечивает автоматизация технологических процессов на производстве?
7. Какие задачи решает ТАУ?
8. Что является параметрами технологического процесса?
9. Объект управления?
10. Дайте определение управлению, регулированию, автоматическому управлению, входному и выходному воздействию.
11. Дайте определение датчику.
12. Структурная схема автоматической системы регулирования с замкнутой цепью воздействия.
13. Классификация АСР по назначению.
14. Классификация АСР по функциональному назначению.
15. Классификация АСР по характеру используемых для управления сигналов.
16. Классификация АСР повиду используемой для регулирования энергии.
17. Классификация АСР поналичию внутреннего источника энергии.
18. Классификация АСР по принципу регулирования (нарисовать схемы).
19. Классификация элементов систем по функциональному назначению.
20. Классификация элементов систем повиду энергии, используемой для работы.
21. Классификация элементов систем поповедению в статическом режиме.
22. Статические характеристики элементов и систем.
23. Временные характеристики элементов и систем.
24. Преобразование Лапласа.
25. Передаточная функция.
26. Соединение звеньев.
27. Простейшие типовые звенья.
28. Фазо-частотная характеристика.
Лабораторные работы
1. Динамические звенья и их характеристики во временной области.
2. Исследование разомкнутой линейной системы.
- Исследование систем автоматического управления техническими объектами.
- Проектирование регулятора для линейной системы.
Практические работы