ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕЕНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕЕНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ДГГУ)

Факультет «Автоматизация и информатика»

Кафедра «Приборостроение»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УР

А.С. Мельников

26.12.2007 г.

Рег. № 1620

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине - «Теория систем автоматического контроля»

По направлению 200100 «Приборостроение»

По специальности 200101 - Приборостроение

Форма и срок освоения ООП - очная, заочная

Всего учебных часов - 100 часов

Всего аудиторных занятий - 48 часов

Из них:

Лекции - 32 часов

Лабораторные занятия - 16 часов

Практические занятия (семинары) - нет

Всего часов на самостоятельную работу студента - 48 часов

Курсовой проект (работа) – нет

ФОРМЫ КОНТРОЛЯ

Экзамен - 8 семестр

Зачет - нет

Ростов-на-Дону

2007

Рабочая программа по учебной дисциплине «Теория систем автоматического контроля» соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 200101 - Приборостроение и относится к циклу дисциплин специализации.

Шифр дисциплины по учебному плану ДС

Рабочая программа составлена профессором кафедры «Приборостроение» канд. техн. наук Ананченко В.Н. и рассмотрена на заседании кафедры «Приборостроение» Протокол № 3 от 30.10.2007 г.

Заведующий кафедрой «Приборостроение»
В.Н. Ананченко

Одобрена советом специальности
В.Н. Ананченко

СОГЛАСОВАНО:

Декан факультета

«Автоматизация и информатика»
В.Н. Ананченко

Заведующая организационно-методическим отделом
А.И. Азарова

Раздел 1. Общие положения

1.1 Цели и задачи дисциплины «Теория систем автоматического контроля, ее место в учебном процессе, требования к уровню содержания дисциплины.

Дисциплина «Теория систем автоматического контроля» является региональной дисциплиной специализации и находит свое отражение во многих видах профессиональной деятельности инженера по специальности 200101 «Приборостроение» и бакалавра по направлению 200100 «Приборостроение»:

- проектно-конструкторской (анализ состояния, проблемы технического задания, постановка цели и задачи при проектировании систем автоматического контроля;

- производственно-технологической (анализ, синтез и оптимизация параметров приборов и систем);

- научно-исследовательской (использование методов моделирования при разработке, исследовании и проектировании приборов и систем);

- организационно-управленческой (организация работы коллектива по конструкторско-технологическому обеспечению производства приборов и систем).

1.2 Требования к уровню подготовки студента, завершившего изучение данной дисциплины.

1.3 Дисциплина «Теория систем автоматического контроля» закладывает современные мировоззренческие концепции, на базе которых реализуются такие квалификационные требования, необходимые для решения профессиональных задач бакалавром техники и технологий и инженером, как: способность разрабатывать и принимать участие в реализации мероприятий по повышению эффективности производства, направленных на повышение его качества и производительности путем автоматизации контроля технологических параметров и технологической среды, умение выбирать наиболее информативные параметры процесса и реализовать их при проектировании приборов и систем.

Студенты, завершившие изучение данной дисциплины, должны иметь представление:

- о тенденциях современной теории развития приборных систем;

- об автоматизации и моделировании приборных систем;

- о тенденциях развития микроэлектроники;

- об использовании основных положений теории управления знать:

- фундаментальные положения электротехники;

- современную аналоговую и цифровую элементную базу;

- основные модели, методы и средства информационных технологий;

- принципы построения, анализа и исследования систем автоматического контроля.

1.4 Связь с предшествующими и последующими дисциплинами

Основой для изучения дисциплины являются математика, физика, физические основы получения измерительной информации, микропроцессоры и ЭВМ, теория измерений, основы автоматического управления.

Знания, полученные студентами при изучении дисциплины «Теория систем автоматического контроля», находит свое отражение в курсах «Методы и средства автоматического контроля», «Точность измерительных приборов», «Автоматизированные системы сбора и обработки измерительной информации»

Раздел 2. Тематический план и содержание дисциплины

Раздел 3. Распределение бюджета времени по видам занятий

3.1. Лекционные занятия

3.2. Лабораторные занятия

3.3.    Самостоятельная работа студентов

Раздел 4. Организация итогового и промежуточного контроля знаний

4.1. Комплект опорных вопросов по лекционному материалу и лабораторным работам
представлены в приложении. Кроме того, контролируется усвоение текущего материала путем опроса студентов очной формы обучения или контрольной работы для студентов заочной формы обучения.

Промежуточный контроль знаний проводится в течение семестра дважды в соответствии с графиком учебного процесса и Положением о промежуточной аттестации.

Итоговая аттестация проводится в конце семестра в соответствии с расписанием экзаменов.

4.2. Технические средства обучения и контроля, использование ЭВМ.

Лекционный курс выставлен на сайте ЦДО. Используются пакеты прикладных программ для осуществления линеаризации экспериментальных данных и расчета параметров переходных процессов.

Раздел 5. Программно-информационные материалы

Пакеты прикладных программ:

1. «Компас»

2. «Matlab»

3. «Matcad»

Раздел 6. Материальное обеспечение дисциплины

6.1. Лабораторное оборудование

6.1.1. Автомат для контроля качества поверхности роликов подшипников качения

6.1.2. Автомат для контроля и сортировки игольчатых роликов по длине и диаметру

6.1.3. Комплект приборов БВ - 6060

6.1.4. Комплект приборов «ЭЛЕКОН»

6.1.5. Комплект приборов, разработанных НПО «Прибор»

6.2. Перечень наглядных пособий и технических средств обучения

6.2.1. Макет транспортирующей и измерительной системы подналадчика

6.2.2. Макет системы активного контроля на базе БВ - 4100

6.2.3. Мультимедийное оборудование

Раздел 7. Литература

Карта методического обеспечения дисциплин

Лабораторные занятия

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕЕНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЭКСПЕРТНОЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совета специальности «Приборостроение» по рабочей программе дисциплины «Теория систем автоматического контроля», предусмотренной учебным планом подготовки специалистов по направлению (специальности) «Приборостроение».

Рассмотрев структуру, содержание и качество оформления рабочей программы по дисциплине совет отмечает:

- рабочая программа по содержанию соответствует требованиям, предъявляемых к уровню профессиональной квалификации выпускников, их знаний и навыков по циклу дисциплин специализации в соответствии с ГОС и требованиям стандарта ДГТУ;

- соотношения объемов основных разделов выбраны логично в целесообразных пропорциях;

- бюджет времени, отводимый на различные виды аудиторных занятий, согласуется с бюджетом времени, выделяемого для самостоятельной работы;

- достаточную полноту материального и информационно-методического обеспечения

Совет рекомендует:

- приобрести измерительные средства с цифровым отсчетом;

- обратить внимание на разработку действующих макетов приборных систем.

На основании вышеизложенного совет специальности предлагает утвердить рабочую программу по дисциплине «Теория систем автоматического контроля», представленную на экспертизу.

Председатель совета                                                                                    
В.Н. Ананченко

Члены экспертной группы
И.К. Цыбрий
Ю.Н. Мановец

Приложение

Опорные вопросы

Блок DЕ - 1

1.1 Структурная схема системы автоматического контроля детали.

1.2 На основании чего в системе обратной связи (управления) появляется количественная информация.

1.3 Какие параметры детали используются при создании ее модели.

1.4 Является ли чертеж детали оптимальным с точки зрения автоматизации проектирования, (если нет, то почему).

1.5 Проанализируйте в общем виде взаимодействие двух деталей, составляющих часть некоторого механизма.

1.6 Проанализируйте функцию положения элемента механизма с точки зрения размерной цепи.

1.7 Классифицируйте пары поверхностей по предельным значениям параметров.

1.8 Схемы функциональной простановки размеров деталей на примерах «вал» и «стакан».

1.9 Представьте граф структуры вала.

1.10 Опишите граф структуры стакана.

1.11 Основные, вспомогательные и бесконтактные поверхности деталей различного назначения.

1.12 Процесс нормирования параметров деталей.

1.13 Отличие модели детали в виде многоуровнего графа от существующих.

1.14 Представьте схему структуры комплексного профиля поверхности.

1.15 Основные составляющие схемы формирования профиля реальной поверхности.

1.16 Определяет ли структура поверхностей (профилей) кинематику процесса формообразования.

1.17 В силу каких факторов любой из параметров детали при ее изготовлении является текущим (переменным).

1.18 Что принимается в качестве наиболее полной модели параметра и может ли эта модель трансформироваться в другие модели.

1.19 Аппроксимация параметров детали рядами Фурье и Тейлора.

1.20 Опишите номинально прямолинейный профиль поверхности рядом Тейлора.

1.21 Дайте классификацию погрешностей профилей по характеру их изменения.

Блок DЕ - 2

2.1 Какие задачи решает система автоматического контроля (САК) гибкого автоматизированного производства (ГАП).

2.2 Задачи, решаемые различными уровнями управления ГАП.

2.3 Типовая структура САК ГАП.

2.4 Распределение объектов и средств контроля по уровням САК ГАП.

2.5 Структурная система контроля на нижнем уровне ГАП.

2.6 Программы контроля качества продукции на нижнем уровне ГАП.

2.7 Распределение объема контроля между средством и объектом обработки.

2.8 На каком этапе проекта рассчитывается суммарная погрешность средства контроля.

2.9 Какие особенности характерны для ГАП с точки зрения метрологии.

2.10 Что представляет собой система обеспечения единства и достоверности контроля в ГАП.

2.11 Опишите структуру метрологических и точностных характеристик компонентов ГАП.

2.12 Методы обеспечения единства и достоверности информационно-измерительной информации.

2.13 Средства локального контроля и регулирования в ГАП.

2.14 Место средств измерения (СИ) в производственной системе. Структурная схема производственной системы.

2.15 Обобщенная структурная схема автоматического средства и ее описание.

2.16 Анализ соотношения между временем основной и вспомогательными операциями в САК.

2.17 Условия повышения производительности САК.

2.18 Опишите процесс формирования информации на входе измерительной цепи.

2.19 Формы входных сигналов.

2.20 Схема передачи сигналов измерительной информации.

2.21 Виды градуированных характеристик.

2.22 Причины появления систематических погрешностей при передаче информации механическими элементами, при передачи электрических аналоговых и дискретных сигналов.

2.23 Причины возникновения рассеивания порога срабатывания воспринимающих элементов.

2.24 Переходные функции для апериодических и колебательных звеньев.

Блок DЕ - 3

3.1 Упрощенная динамическая модель объекта с одной степенью свободы.

3.2 Составьте уравнение звена: на входе - перемещение, на выходе - нормальная сила.

3.3 Составьте уравнение звена: на входе - нормальная сила, на выходе - скорость износа инструмента.

3.4 Составьте уравнение звена: на входе - скорость износа инструмента, на выходе - величина износа инструмента.

3.5 Составьте уравнение звена: на входе - нормальная сила, на выходе - скорость изменения размера.

3.6 Составьте уравнение звена: на входе - съем припуска, на выходе - величина снятого припуска.

3.7 Опишите передаточные функции звеньев в динамической модели объекта управления, состоящего из 5 звеньев, с одной степенью свободы.

3.8 Составьте структурную схему объекта управления, состоящего из 5 звеньев, с одной степенью свободы.

3.9 Приведите схему бесцентрового внутреннего шлифования на жестких опорах.

3.10 Влияние вибрации измерительных наконечников на погрешность формы детали.

3.11 Определите критическую частоту вибраций, при которой не происходит отрыв измерительных наконечников от контролируемой поверхности.

3.12 Приведите расчетную схему нагружения двухконтактной измерительной головки и поясните ее.

3.13 Проведите динамический анализ нижнего измерительного наконечника.

3.14 Проведите динамический анализ верхнего измерительного наконечника.

3.15 Опишите структурную схему прибора с суммированием сигналов.

3.16 Составьте уравнения преобразованных сигналов с выхода преобразователя.

3.17 Составьте схему суммирования сигналов с двумя апериодическими звеньями.

3.18 Составьте схему суммирования сигналов по эквивалентной схеме суммирования.

3.19 Амплитудно-частотная характеристика схемы суммирования.

3.20 Зависимость нормированной максимальной погрешности от параметров схемы суммирования.

Блок DE -4

4.1 Типы математических моделей, применяемые при исследовании реальных сложных систем.

4.2 Управление процессом по фактическим значениям детерминированного параметра.

4.3 Структуры процесса контроля решений.

4.4 Схема формирования диалоговых сигналов.

4.5 Описание и прогноз протекания управляемого процесса с помощью вероятностных характеристик.

4.6 Закон распределения функции качества управления.

4.7 Причины смещения уровня настройки технологического оборудования.

4.8 Опишите модель стационарного случайного процесса, наложенного на неслучайную линейную функцию.

4.9 Опишите модель нестационарного случайного процесса с независимыми приращениями.

4.10 Опишите модель стационарного случайного процесса, наложенного на случайную линейную функцию.

4.11 Процесс подналадки по N - деталям подряд. Схема подналадки.

4.12 Схема подналадки по одной детали. Структура предельной погрешности.

4.13 Блок-схема алгоритма управления при подналадке по одной детали.

4.14 Подналадка по среднему арифметическому. Структура предельной погрешности.

4.15 Подналадка по медиане. Структура предельной погрешности.

4.16 Модель привода исполнительного органа станка и ее описание.

4.17 Характер перемещения исполнительного органа станка при малых скоростях.

4.18 Ограничения на величину подналадочного импульса.

4.19 Алгорим расчета точности подналадки методом имитационного моделирования.

Блок DЕ - 5

5.1 Структурная схема самонастраивающейся системы.

5.2 Алгоритм поднастройки процесса по медиане.

5.3 Упрощенная блок-схема моделирующего алгоритма.

5.4 Формирование радиус-вектора обрабатываемой детали.

5.5 Коэффициент режущей способности инструмента как интегральная оценка других влияющих факторов.

5.6 Уровень срабатывания предварительной команды.

5.7 Уровень срабатывания окончательной команды.

5.8 Реализация алгоритма управления шлифованием.

5.9 Схема вычисления оптимального алгоритма управления.

5.10 Пути повышения точности и производительности на станках с ЧПУ.

5.11 Типовая структурная схема проектирования и изготовления сложных деталей с применением САПР.

5.12 Назначение контрольной программы на станках с ЧПУ.

5.13 Состав массива технологической программы.

5.14 Состав массива контрольной программы.

5.15 Особенности процесса подналадки для двухкоординатного станка с ЧПУ.

5.16 Особенности процесса подналадки для трехкоординатного станка с ЧПУ.

5.17 Блок-схема процесса получения усовершенствованной технологической программы.

5.18 Измерительные средства, применяемые на станках с ЧПУ.