ТЕОРИЯ РЕШЕНИЯ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИХ ЗАДАЧ
Методические указания по изучению дисциплины и выполнению
контрольных работ для студентов заочной формы обучения
направления 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника
Краснодар
Составитель: канд. техн. наук, проф. Ю.П. Добробаба
Теория решения изобретательских задач: методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных работы для студентов заочной формы обучения направления 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника / Сост.: Ю.П. Добробаба; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. электроснабжения промышленных предприятий. − Краснодар, 2016.−20 с.
Представлены общие требования, индивидуальные задания, методические указания к контрольной работе.
Рецензенты: канд. техн. наук, доц. кафедры ЭПП КубГТУ В.Ю. Карандей;
канд. техн. наук, доц., начальник отдела НТД филиала
«ЭлектрогазПроект» АО «Газпром электрогаз» Н.А. Суртаев
Содержание
1 Структура дисциплины.. 4
2 Контрольная работа. 5
2.1 Содержание работы.. 5
2.2 Исходные данные. 5
2.3 Методические указания. 6
3 Требования к содержанию и оформлению контрольной работы.. 19
Список литературы.. 20
Структура дисциплины
Учебным планом направления 13.04.02 Электроэнергетика и электротехника ДВ1.1.1 Теория решения изобретательских задач предусмотрены следующие виды учебных занятий:
· лекции;
· практические занятия.
Форма промежуточной аттестации – зачет.
Разделы дисциплины
1 Три основных признака, отличающих всякое изобретение (новизна, целесообразность и техническая осуществимость). Важнейшая черта изобретения, отличающая его от других технических выдумок, ‑ новизна. Примеры из истории изобретательства. Два изобретателя почти одновременно приходят к финалу. Забавные курьёзы по причине недостатка информации. О разных видах новизны. Блажь, бред и польза. Патенты на заменители. Нет в природе совершенно вредных явлений. Мечта – это ещё не изобретение. «Заговор молчания» (изобретение вечного двигателя). Лжеизобретения. Изобретения не должны противоречить экономическим законам.
Источник литературы [1 с. 11-47].
2 Изобретения, сделанные по счастливой случайности и по заказу. «Счастливые случайности». Изобретатель – это борец и труженик. Изобретения по заказу.
Источник литературы [1 с. 48-69].
3 Тяжкий изобретательский труд
Источник литературы [1 с. 78-107].
4 Приемы изобретательства. Количество порождает новое качество. Изменить среду, в которой происходит процесс. Применение известного для достижения результата в новой отрасли.
Источник литературы [1 с. 108-132].
5 Решение задачи «в лоб». Изобретения, пойманные на кончике пера.
Источник литературы [1 с. 133-155].
6 Изобретения, полученные из анализа достижений в соседних и дальних областях науки и техники.
Источник литературы [1 с. 156-182].
7 Машина превращается в свою противоположность (изобретения навыворот).
Источник литературы [1 с. 183-202].
8 Изобретатели повторяют на новой ступени развития технические идеи минувших лет.
Источник литературы [1 с. 203-218].
Перечень практических занятий:
1 Особо точный позиционный электропривод постоянного тока.
Источник литературы [3, 5].
2 Прецизионный позиционный электропривод переменного тока с упругим валопроводом.
Источник литературы [4, 6].
Контрольная работа
Содержание работы
Разработать оптимальные по быстродействию диаграммы перемещения электропривода постоянного тока.
Вариант выполнения контрольной работы выбирается из таблицы 1 в соответствии с последней цифрой шифра студенческого билета.
Таблица 1
| Последняя цифра шифра студенческого билета |  , рад
| , рад
| , рад
|
| 0,00016 | |||
| 0,00256 | |||
| 0,01296 | 61,6 | ||
| 0,04096 | 76,8 | ||
| 0,1 | 93,6 | ||
| 0,20736 | |||
| 0,38416 | |||
| 0,65536 | 153,6 | ||
| 1,04976 | 176,8 | ||
| 1,6 | 201,6 |
Исходные данные
Максимально допустимые значения контролируемых координат электропривода:
; 
; 
.
Величины углов поворота исполнительного органа электропривода 
выбираются из таблицы 1 по вариантам.
Методические указания
На рисунке 1 представлена структурная схема особо точного позиционного электропривода постоянного тока, где приняты следующие обозначения:
| КА | – | командоаппарат (устройство для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения исполнительного органа электропривода); |
| САР | – | система автоматического регулирования положения; |
| – | коэффициент обратной связи по положению, 
|
| – | третья производная угловой скорости исполнительного органа электропривода, 
|
| – | вторая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода, 
|
| – | первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода,
|
| – | угловая скорость исполнительного органа электропривода, 
|
| – | угол поворота исполнительного органа электропривода, 
|
| – | некомпенсированная постоянная времени, с; |
| – | задающее напряжение контура положения, В. |
Рисунок 1 — Структурная схема особо точного позиционного электропривода
постоянного тока
На рисунке 2 представлена оптимальная по быстродействию диаграмма для малых перемещений исполнительного органа электропривода, состоящая из шести этапов. На первом, третьем и пятом этапах третья производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна максимальному значению 
; на втором, четвертом и шестом этапах третья производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна максимальному значению со знаком «минус» 
. Длительность первого, третьего, четвертого и шестого этапов равна 
; длительность второго и пятого этапов равна 
.В момент времени и 
вторая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода достигает максимального значения 
; в момент времени 
и 
вторая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода достигает максимального значения со знаком «минус» 
. В момент времени первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода достигает максимального значения 
; в момент времени 
первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода достигает максимального значения со знаком «минус» 
. В момент времени 
угловая скорость исполнительного органа электропривода достигает максимального значения 
. За время цикла 
исполнительный орган электропривода перемещается от начального значения угла поворота 
до конечного значения угла поворота 
.
Для оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения исполнительного органа электропривода, представленной на рисунке 2, справедливы следующие соотношения:
Область существования оптимальной по быстродействию диаграммы для малых перемещений исполнительного органа электропривода:
где 
– максимально допустимое значение первой производной угловой скорости исполнительного органа электропривода, 
– максимально допустимое значение второй производной угловой скорости исполнительного органа электропривода, 
На рисунке 3 приведена структурная схема устройства для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы при малых перемещениях исполнительного органа электропривода.
Рисунок 2 — Оптимальная по быстродействию диаграмма для
малых перемещений исполнительного органа электропривода
| Рисунок 3 — Структурная схема устройства для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы при малых перемещениях исполнительного органа электропривода |
На рисунке 4 представлена оптимальная по быстродействию диаграмма для средних перемещений исполнительного органа электропривода, состоящая из десяти этапов. На первом, пятом, седьмом и девятом этапах третья производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна максимальному значению ; на третьем и восьмом этапах третья производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна нулю; на втором, четвертом, шестом и десятом этапах третья производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна максимальному значению со знаком «минус» . Длительность первого, второго, четвертого, пятого, шестого, седьмого, девятого и десятого этапов равна ; длительность третьего и восьмого этапов равна 
. В момент времени и 
вторая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода достигает максимально допустимого значения 
; в момент времени 
и 
вторая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода достигает максимально допустимого значения со знаком «минус» 
. На третьем этапе первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна максимально допустимому значению 
; на восьмом этапе первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна максимально допустимому значению со знаком «минус» 
. В момент времени 
угловая скорость исполнительного органа электропривода достигает максимального значения 
. За время цикла 
исполнительный орган электропривода перемещается от начального значения угла поворота до конечного значения угла поворота .
Для оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения исполнительного органа электропривода, представленной на рисунке 4, справедливы следующие соотношения:
Область существования оптимальной по быстродействию диаграммы для средних перемещений исполнительного органа электропривода:
где 
– максимально допустимое значение первой производной угловой скорости исполнительного органа электропривода, 
.
На рисунке 5 приведена структурная схема устройства для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы при средних перемещениях исполнительного органа электропривода.
Рисунок 4 — Оптимальная по быстродействию диаграмма
для средних перемещений исполнительного органа электропривода
| Рисунок 5 — Структурная схема устройства для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы при средних перемещениях исполнительного органа электропривода |
На рисунке 6 представлена оптимальная по быстродействию диаграмма для больших перемещений исполнительного органа электропривода, состоящая из одиннадцати этапов. На первом, пятом, восьмом и десятом этапах третья производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна максимальному значению ; на третьем и девятом этапах третья производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна нулю; на втором, четвертом, седьмом и одиннадцатом этапах третья производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна максимальному значению со знаком «минус» . Длительность первого, второго, четвертого, пятого, седьмого, восьмого, десятого и одиннадцатого этапов равна ; длительность третьего и девятого этапов равна ; длительность шестого этапа равна 
. В момент времени и 
вторая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода достигает максимально допустимого значения ; в момент времени и 
вторая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода достигает максимально допустимого значения со знаком «минус» . На третьем этапе первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна максимально допустимому значению ; на девятом этапе первая производная угловой скорости исполнительного органа электропривода равна максимально допустимому значению со знаком «минус» . На шестом этапе угловая скорость исполнительного органа электропривода равна максимально допустимому значению 
. За время цикла 
исполнительный орган электропривода перемещается от начального значения угла поворота до конечного значения угла поворота .
Для оптимальной по быстродействию диаграммы перемещения исполнительного органа электропривода, представленной на рисунке 6, справедливы следующие соотношения:
Область существования оптимальной по быстродействию диаграммы для больших перемещений исполнительного органа электропривода:
На рисунке 7 приведена структурная схема устройства для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы при больших перемещениях исполнительного органа электропривода.
Рисунок 6 — Оптимальная по быстродействию диаграмма для
больших перемещений исполнительного органа электропривода
| Рисунок 7 — Структурная схема устройства для формирования оптимальной по быстродействию диаграммы при больших перемещениях исполнительного органа электропривода |
Требования к содержанию и оформлению контрольной работы
Содержание отчета по выполнению контрольной работы:
- Титульный лист.
- Содержание.
- Нормативные ссылки(необязательный элемент).
- Введение.
- Основная часть.
- Список использованных источников.
Требования к оформлению контрольной работы:
Контрольная работа выполняется на листах формата А4 по ГОСТ 2.301-68. Текст может быть выполнен рукописно или с помощью средств компьютерной технологии. Рукописный текст может быть записан на одной стороне листа формата А4 с высотой прописных букв не более 10 мм. Текст следует размещать, соблюдая размеры полей:
правое – 15 мм;
левое – 30 мм;
верхнее – 15 мм;
нижнее – 25 мм.
При оформлении текста, заголовков, иллюстраций, таблиц и приложений следует руководствоваться с требованиями ГОСТ Р 1.5-2002, ГОСТ 2.105-95, используя стандартную терминологию, а при ее отсутствии принятую в технической литературе.
Список литературы
1) Найти идею: Введение в ТРИЗ – теорию решения изобретательских задач [Электронный ресурс] / Генрих Альтшуллер. 4е изд. М.: Альпина Паблишерз, 2014. 400 с. Режим доступа: https://znanium.com/bookread2.php?book=520707
2) Теория и практика решения технических задач: Учебное пособие / А.В. Ревенков, Е.В. Резчикова. 3e изд., испр. и доп. М.: Форум: НИЦ ИНФРАМ, 2013. 384 с.: Режим доступа: https://znanium.com/bookread2.php?book=393244
3) Добробаба Ю.П., Хорцев А.Л. Особо точный позиционный электропривод постоянного тока. – Монография. Краснодар, изд. КубГТУ – 2014. 104 с;
4) Добробаба Ю.П., Кузьмина И.Б. Прецизионный позиционный электропривод переменного тока с упругим валопроводом. – Монография. Краснодар, изд. КубГТУ – 2015. 131 с;
5) Добробаба Ю.П., Барандыч В.Ю., Граубергер А.В. Совершенствование электроприводов подач металлорежущих станков при одновременном движении инструмента по двум координатам. Учебно-методическое пособие для практических занятий по дисциплине «Электрический привод и автоматика в электроэнергетике» для магистров направления 140400.68 Электроэнергетика и электротехника. Электроснабжение – Краснодар, изд. КубГТУ – 2012. 82 с;
6) Добробаба Ю.П., Шпилев А.А. Оптимальное по быстродействию управление позиционными электроприводами переменного тока. Учебно-методическое пособие для практических занятий по дисциплине «Электрический привод и автоматика в электроэнергетике» для магистров направления 140400.68 Электроэнергетика и электротехника. Электроснабжение – Краснодар, изд. КубГТУ – 2012. 75 с.