| Закреплена за кафедрой | Кафедра вычислительной техники и электроники |
|---|---|
| Направление подготовки | 44.04.01. Педагогическое образование |
| Профиль | Педагог школьного и дополнительного образования в сфере информатики и робототехники |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 3 ЗЕТ |
| Учебный план | 44_04_01_ИиР-1-2019 |
|
|
||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 1 (2) | Итого | ||
|---|---|---|---|---|
| Недель | 14 | |||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
| Лекции | 26 | 26 | 26 | 26 |
| Практические | 28 | 28 | 28 | 28 |
| Сам. работа | 54 | 54 | 54 | 54 |
| Итого | 108 | 108 | 108 | 108 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2019-2020 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра вычислительной техники и электроники
Протокол от 03.06.2019 г. № 68/18-19
Заведующий кафедрой д.т.н., Седалищев Виктор Николаевич, проф., зав. кафедрой "Вычислительной техники и электроники"
| 1.1. | Целью дисциплины является изучения основ автоматического управления техническими системами. В курсе рассматриваются проблемы устойчивости, качества переходных процессов, статическая и динамическая точность систем управления. Решаются задачи программного управления, стабилизации, возбуждения колебаний, синхронизации объектов управления систем. |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.03 |
| УК-2 | Способен управлять проектом на всех этапах его жизненного цикла |
| ПК-1 | Способен организовывать и осуществлять обучение по информатике и робототехнике в образовательных организациях основного общего, среднего общего образования в сфере информатики и робототехники |
| ПК-4 | Способен организовывать деятельность обучающихся по освоению дополнительной общеобразовательной программы по информатике и робототехнике |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | параметры и характеристики различных схем управления системами; методы и средства моделирования процессов управления; производить расчет и выбор исполнительных элементов, вести анализ устойчивости, точности и качества процессов управления, проводить расчеты, синтезировать алгоритмы управления, вести разработку алгоритмов и программных средств реализациии систем управления; разрабатывать проектную и конструкторскую документацию. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | состовлять структурные схемф систем управления; проводить моделирование и анализ переходных процессов систем управления; обосновывать и разрабатывать технические требования к системам управления; проводить испытания опытных образцов роботехнических систем. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | в программном математическом моделировании; навыки работы с электронными измирительными приборами; приемы конструирования; проводить испытания аппаратуры; владеть навыками расчета и экспериментального определения параметров систем управления; ситтезом схем управления. |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. | ||||||
| 1.1. | Введение. Организация системы управления. | Лекции | 2 | 4 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.2. | Принципы составления уравнений автоматических систем. Линеризация уравнений динамики. Преобразование Лапласа и Фурье для решения линейных дифференциальных уравнений. Передаточная функция. Переходная функция. Интеграл Дюамеля. | Сам. работа | 2 | 4 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.3. | Математическое представление объекта управления, передаточная функция. Устойчивость системы, показатели качества системы, частотные характеристики. Робастность системы управления, физическая реализуймость системы САУ.Виды регуляторов. | Лекции | 2 | 6 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.4. | Типовые звенья САУ. Типовые воздействия. Определение устойчивости по Ляпунову. Критерий Гурвица (алгебраический), критерии устойчивости Михайлова и Найквиста(частотный). Анализ качества САУ по переходным и частотным характеристикам.Логарифмические частотные характеристики. Задачи синтеза системы оптимального управления. | Сам. работа | 2 | 6 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.5. | Цифровые системы управления. Специфика, способы описания. Методы модуляции. Связь дискретных и непрерывных систем | Лекции | 2 | 4 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.6. | Методы модуляции: ШИМ и АИМ. Представление о спектральном анализе и методе авторегрессий.Теорема Котельникова. Z - преобразование. Связь z - преобразования с преобразованием Лапласа и Фурье. Разностные уравнения. Устойчивость дискретных систем. | Сам. работа | 2 | 4 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.7. | Электрический двигатель в цифровой системе управления. Генерация задающего воздействия. Математическая модель манипулятора. Управление движением манипулятора.Сисстемы циклового, дискретного позиционного, непрерывного управления. | Лекции | 2 | 4 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.8. | Синтез системы управления электродвигателем постоянного тока по позиции. Насышение упрвления, принцип дуального управления. Генерация задающего воздействия. | Сам. работа | 2 | 8 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.9. | Математические модели системы с колесами. Представление о системах с неголономными ограничениями. Управление движением колесных роботов. Линейные и нелинейные методы. | Лекции | 2 | 4 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.10. | Обработка данных с различных датчиков. Машинное зрение. Планирование траектории. Интелектуальная система управления. Архитектура системы управления и программное обеспечение. | Лекции | 2 | 4 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.11. | Задачи определения собственного местоположения и построение карты для мобильных роботов. Линейные и нелинейные методы. Организация интелектуальной системы управления. | Сам. работа | 2 | 8 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.12. | Индивидуальное задание по разработке и расчету системы управления робототехнической системой. | Практические | 2 | 28 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.13. | Обработка результатов. Подготовка отсчетов по лабораторной работе. | Сам. работа | 2 | 8 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.14. | Расчетное задание. Анализ САУ по заданной структурной схеме. Нахождение эквивалентной передаточной функции, переходной функции, исследование устойчивости, построение частотных характеристик. | Сам. работа | 2 | 8 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| 1.15. | расчетное задание. Постороение системы управления нелинейной САУ. Фазовый портрет. Алгоритм упрвления системой. Переходнй процесс нелинейной САУю | Сам. работа | 2 | 8 | УК-2, ПК-1, ПК-4 | Л2.2, Л2.1, Л1.1, Л1.2 |
| Раздел 2. Аттестация | ||||||
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Общие вопросы: 1. Краткая характеристика основных типов приводов устройств (электрические, гидравлические, пневматические). 2. Организация и классификация систем управления. Человек в системе управления. Основные принципы построения систем управления. Адаптивные и интеллектуальные системы управления (представления). 3. * Интеллектуальные системы управления: основные принципы организации системы управления, обработка визуальной информации (сегментация, способы распознавания объектов). 4. * Интеллектуальные системы управления: основные принципы организации системы управления, задачи построения траектории, построения карты местности и привязки к ней (SLAM). Элементы ТАУ: 5. Динамическая система (ДС). Линейные стационарные непрерывные конечномерные ДС, способы описания: система ДУ, передаточная функция, весовая функция, структурные схемы. 6. Основные принципы управления: программное управление, компенсация, управление по ошибке. Грубость и физическая реализуемость. 7. Устойчивость ДС. Амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики. Понятие о качестве системы управления. 8. Методы построение регуляторов. Подбор коэффициентов ПИД регулятора, метод обратной динамики. 9. Идентификации я систем. Основные понятия о аналитический методе, частотных методы, метода пространства состояний. Математические модели в робототехнике: 10.Математическая модель электрического привода: непрерывная модель, статические характеристики, электродвигатель в цифровой системе управления. 11. * Кинематическая модель манипулятора. Преобразование скоростей и усилий между абсолютной системой координат и системой координат звеньев. Прямая и обратная задача кинематики. 12. * Формализм Лагранжа. Динамическая модель манипулятора. Модель приводов. 13. * Постановки задач управления для манипулятора: дискретное цикловое управление, дискретное позиционное, непрерывное, системы с управление по силе. Раздельное управление приводами. 14. * Совместное управление приводами манипулятора. Компенсация взаимного влияния различных степеней свободы. 15. * Управление с обратной связью в абсолютной системе координат. Представление о системах управления по силе. 16. * Колесные мобильные роботы. Колесо, неголономные ограничения создаваемые колесом, типы систем передвижения. 17. * Колесные мобильные роботы. Кинематическая, расширенная кинематическая и динамическая модель робота. Пример. 18. * Постановки задач управления движением мобильных роботов: движение по заданной кривой, по заданной траектории, перемещения в заданное положения. Движение по кривой: система координат Френета, движение по кривой без контроля ориентации, движение с контролем ориентации (представление). 19. * Постановки задач управления движением мобильных роботов: движение по заданной кривой, по заданной траектории, перемещения в заданное положения. Движение по траектории: движение по заданной траектории без контроля ориентации, переход к цепочечной форме, движение с контролем ориентации. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| рефераты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| ФОС приведен в Приложении |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Охорзин В.А., Сафонов К.В. | Теория управления: Учебники | Издательство "Лань", 2014 | e.lanbook.com |
| Л1.2 | Коновалов Б.И., Лебедев Ю.М. | Теория автоматического управления: Учебные пособия | Издательство "Лань", 2016 | e.lanbook.com |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Ощепков А. Ю. | Системы автоматического управления: теория, применение, моделирование в MATLAB: Учебные пособия | Издательство "Лань", 2013 | e.lanbook.com |
| Л2.2 | Дьяконов В.П. | MATLAB R2007/2008/2009 для радиоинженеров: Учебные пособия | Издательство "ДМК Пресс", 2010 | e.lanbook.com |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Курс в Мудл | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Matlab Условия использования: https://matlab.ru/services/license Open Office Условия использования: http://www.openoffice.org/license.html LibreOffice Условия использования: https://ru.libreoffice.org/about-us/license/ Visual Studio Условия использования: https://code.visualstudio.com/license Acrobat Reader Условия использования: http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf Paint.net Условия использования: http://www.getpaint.net/license.html Mozila FireFox Условия использования: https://www.mozilla.org/en-US/about/legal/eula/ Chrome Условия использования: http://www.chromium.org/chromium-os/licenses DjVu reader Условия использования: http://www.djvu.name/djvu-editor.html Microsoft Windows 7-Zip | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/); | ||||
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 209К | лаборатория схемотехники и микропроцессорных систем - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доски меловые 1шт. компьютеры: марка Aquarius модель Cel-2533 - 2 единицы; внутрисхемный программатор-отладчик PICkit 3 - 5шт.; компьютер Парус 945 - 13шт.; монитор 15"LG Flatron; монитор 17"Samsung 793 MB; набор PICkit 3; паяльная станция -5шт.; плата оценочная DEO-Nano - 8шт.;системный блок Celeron 2400$/ методические указания по выполнению лабораторных работ: Разработка микропроцессорных систем на базе микроконтроллера PIC16F84; Микроконтроллеры семейства MCS; Методы кодирования и сжатия информации |
| Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска) |
| 001вК | склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032 |
| МУ по освоению дисциплины приведены в Приложении |