ПРОГРАММА ЭКЗАМЕНА
по дисциплине «Системы управления исполнительными механизмами»
Рассмотрено и утверждено на заседании
кафедры МСА
Протокол № ___ от «___» ____________ 2017 г.
Заведующий кафедрой МСА
_________________________ А.Б. Петроченков
Пермь 2017
ПРОГРАММА ЭКЗАМЕНА
Программа экзамена по дисциплине «Системы управления исполнительными механизмами» разработана на основе Положения о курсовых проектах (работах), экзаменах и зачетах, методических указаний по организации проведения учебных занятий, промежуточных и итоговых аттестаций по дисциплинам, рабочей программы дисциплины.
Программа экзамена ориентирована на студентов специальности 220301.65 «Автоматизация технологических процессов и производств», специализации 210209 «Автоматизация технологических процессов и производств в машиностроении».
Основные понятия, термины и определения. Классификация исполнительных механизмов (ИМ) и систем управления исполнительными механизмами (СУИМ).
Предмет и задачи дисциплины. Взаимосвязь дисциплины с предшествующими и последующими учебными дисциплинами. Аббревиатура, основные понятия, термины и определения. Вариативные понятия: «исполнительный механизм (ИМ)», «система управления исполнительным механизмом (СУИМ)». Задачи теории управления ИМ.
Назначение, классификация ИМ. Основные параметры и характеристики электрических исполнительных механизмов (ЭИМ). Пневматические исполнительные механизмы (ПИМ). Гидравлические исполнительные механизмы (ГИМ). Комбинированные ИМ.
Характеристика основных классификационных признаков СУИМ: по назначению, месту в структуре АСУТП, степени автоматизации, форме математического описания, принципам управления, наличию и виду обратных связей и нелинейностей, характеру нестабильности объекта управления и принципам адаптации систем управления, программно-аппаратурной основе.
Принципы и режимы регулирования выходной координаты объекта управления на основе СУИМ (стабилизации, программный, следящий).
Обобщенная функциональная схема СУИМ. Математические модели элементов СУИМ, статика и динамика СУИМ.
Обобщенная функциональная схема СУИМ, координаты и параметры СУИМ. Функциональные элементы, блоки и структуры СУИМ в составе АСУТП.
Методы математического описания элементов СУИМ и их взаимосвязь. Математические модели ИМ. Математические модели приводов ИМ. Математические модели силовых преобразователей энергии. Математические моделидатчиков ИМ.Математические модели непрерывных регуляторов и корректирующих звеньев СУИМ. Математические модели релейных регуляторов. Релейно-импульсное регулирование. Время-импульсное и широтно-импульсное регулирование. Цифровые регуляторы СУИМ.
Статика и динамика СУИМ. Требования к СУИМ в статических и динамических режимах. Статическая ошибка регулирования выходной координаты СУИМ и способы ее снижения. Астатические СУИМ. Коэффициенты установившихся ошибок СУИМ по положению, скорости и ускорению. Свободное и вынужденное движения СУИМ. Переходные и импульсные переходные процессы. Прямые оценки качества регулирования СУИМ. Векторно-матричное уравнение динамики СУИМ.
Принципы проектирования СУИМ постоянной скорости.
Стадии и этапы проектирования СУИМ, регламентированные стандартами. ГОСТ 34.601-90 «Автоматизированные системы. Стадии создания».
Обобщенная функциональная схема СУИМ постоянной скорости. ГОСТ 24979-81 «Механизмы исполнительные электрические постоянной скорости для дистанционного управления». Типы и основные параметры. Технические требования.
Релейно-контакторные системы параметрического управления на основе электроприводов переменного тока.
Бесконтактные реверсивные пускатели. Релейно-импульсное бесконтактное управление ИМ. Типовые функциональные схемы СУИМ постоянной скорости на основе микропроцессорных контроллеров.
Принципы проектирования СУИМ переменной скорости.
Интегральные критерии качества управления СУИМ переменной скорости. Оптимальные линейные фильтры и их связь с критериями качества управления СУИМ.
Синтез систем непрерывного управления ИМ. Типовые настройки контуров регулирования координат СУИМ. Типовая методика структурно-параметрического синтеза контуров регулирования СУИМ. Принцип подчиненного регулирования координат СУИМ.
Системы регулирования скорости ИМ. Системы стабилизации скорости ИМ и технологических координат АСУТП. Программное управление технологическими координатами на основе СУИМ. Ограничение координат СУИМ. Системы регулирования положения ИМ. Следящее управление. Понятие добротности. Инвариантные и квазиинвариантные следящие СУИМ.
Микропроцессорные СУИМ. Интеллектуализация СУИМ.
Дискретные передаточные функции и разностные уравнения элементов СУИМ. Цифровое управление. Структура цифровой СУИМ. Дискретно-непрерывные СУИМ с регуляторами класса «вход-выход». Методы синтеза цифровых микропроцессорных СУИМ с регуляторами класса «вход-выход». Цифровой ПИД-регулятор и алгоритм ПИД-регулирования, методики настройки цифровых регулятора класса «вход-выход». Цифровые регуляторы состояния СУИМ, метод синтеза цифровых СУИМ с апериодическими регуляторами состояния.
Функциональная структура интеллектуальной СУИМ. Средства интеллектуализации СУИМ. Интеллектуальные ИМ. Бесконтактные симисторные, тиристорные пускатели и микропроцессорные силовые преобразователи энергии в СУИМ постоянной и переменной скорости. Программируемые контроллеры ИМ. Контроллеры-измерители серии МЕТАКОН. Многоканальные MDS-модули дискретного ввода-вывода. Интеллектуальные СУИМ на основе средств управления фирмы ОВЕН. Параметрирование микропроцессорных контроллеров СУИМ. Адаптивные СУИМ. Принципы построения самонастраивающихся адаптивных СУИМ с эталонными моделями.