МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Компьютерные системы управления

рабочая программа дисциплины
Закреплена за кафедройНЕT (реорганизована) 72
Направление подготовки44.04.01. Педагогическое образование
ПрофильПедагог школьного и дополнительного образования в сфере информатики и робототехники
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план44_04_01_ИиР-2-2020
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 32
самостоятельная работа 49
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 3

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 2 (3) Итого
Недель 17,329999923706
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 14 14 14 14
Практические 18 18 18 18
Сам. работа 49 49 49 49
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
к.т.н., доцент, Суранов А.Я.

Рецензент(ы):
к.ф.-м.н., доцент, Рудер Д.Д.

Рабочая программа дисциплины
Компьютерные системы управления

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 44.04.01 Педагогическое образование (уровень магистратуры) (приказ Минобрнауки России от 22.02.2018г. №126)

составлена на основании учебного плана:
44.04.01 Педагогическое образование
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
НЕT (реорганизована) 72

Протокол от 14.04.2020 г. № 8
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д.п.н., профессор Морозова О.П.


Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

НЕT (реорганизована) 72

Протокол от 14.04.2020 г. № 8
Заведующий кафедрой д.п.н., профессор Морозова О.П.


1. Цели освоения дисциплины

1.1.получение базовых знаний о методах анализа и синтеза систем с обратной связью, в том числе с компьютером в качестве устройства управления.
овладение математическим аппаратом, применяемым для описания моделей систем управления.
получение навыков применения компьютерных систем управления в робототехнике.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.03

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

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-2 Способен организовывать и осуществлять воспитательную деятельность в организациях основного общего, среднего общего образования
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.основные термины, понятия и определения теории автоматического управления
принципы построения и работы современных компьютерных систем управления
структуру робототехнической системы и роль компьютерного управления в её функционировании
виды математических моделей, отражающих динамические свойства линейных систем автоматического управления
передаточные и частотные характеристики элементов САУ
виды и характеристики сенсорных и исполнительных элементов робототехнических систем
3.2.Уметь:
3.2.1.строить математические модели систем автоматического управления (САУ)
использовать современную вычислительную технику и программные продукты для анализа и синтеза САУ
выбирать и применять контроллеры для компьютерных систем управления
описывать динамику элементов систем автоматического управления с помощью дифференциальных уравнений (ДУ)
реализовывать межпредметные связи при разработке и применении компьютерных систем управления
организовать учебную деятельность в области дополнительного образования по разработке и применению компьютерных систем управления
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.пакетами прикладных программ для моделирования компьютерных систем управления
пакетами прикладных программ для проектирования компьютерных систем управления
технологией подготовки учебных проектов с применением компьютерных систем управления
операторным методом решения дифференциальных уравнений
методами настройки ПИД-регуляторов
методами оценки качества регулирования.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Классификация и математические методы описания и моделирования непрерывных систем управления
1.1. Структура робототехнической системы и роль компьютерного управления в её функционировании. Основные термины, понятия и определения теории автоматического управления. Классификация систем автоматического управления (САУ) и краткая характеристика классов. Лекции 3 2 ПК-1, ПК-4 Л1.2, Л2.4, Л1.1
1.2. Структура робототехнической системы и роль компьютерного управления в её функционировании. Основные термины, понятия и определения теории автоматического управления. Классификация систем автоматического управления (САУ) и краткая характеристика классов. Сам. работа 3 4
1.3. Виды и характеристики сенсорных и исполнительных элементов робототехнических систем. Описание динамики элементов систем автоматического управления с помощью дифференциальных уравнений (ДУ). Лекции 3 2 ПК-1, ПК-2 Л1.2, Л2.4
1.4. Составление и решение дифференциальных уравнений систем управления. Практические 3 2 ПК-1, ПК-4 Л1.2
1.5. Виды и характеристики сенсорных и исполнительных элементов робототехнических систем. Описание динамики элементов систем автоматического управления с помощью дифференциальных уравнений (ДУ). Сам. работа 3 6
1.6. Переход от ДУ к алгебраическим уравнениям относительно комплексной переменной р. Преобразование Лапласа и его свойства. Примеры расчета изображений типовых сигналов. Операторный метод решения дифференциальных уравнений. Лекции 3 2 ПК-1, ПК-4 Л1.2, Л2.4
1.7. Операторный метод решения дифференциальных уравнений.Расчёт передаточных характеристик звеньев систем управления. Практические 3 2 ПК-1, ПК-4 Л1.2
1.8. Переход от ДУ к алгебраическим уравнениям относительно комплексной переменной р. Преобразование Лапласа и его свойства. Примеры расчета изображений типовых сигналов. Операторный метод решения дифференциальных уравнений. Сам. работа 3 6
1.9. Частотные характеристики звеньев САУ. Логарифмические частотные характеристики элементов САУ. Переходная и импульсная переходная характеристика элемента САУ. Лекции 3 2 ПК-1, ПК-4 Л1.2
1.10. Расчёт передаточных, частотных и временных характеристик звеньев систем управления. Практические 3 2 ПК-2 Л1.2, Л2.4
1.11. Частотные характеристики звеньев САУ. Логарифмические частотные характеристики элементов САУ. Переходная и импульсная переходная характеристика элемента САУ. Сам. работа 3 6 ПК-2 Л2.1, Л1.2
1.12. Классификация типовых звеньев систем автоматического регулирования.Передаточные, частотные и временные характеристики Лекции 3 2 ПК-1, ПК-2 Л1.2
1.13. Расчёт передаточных, частотных и временных характеристик типовых звеньев систем управления. Практические 3 2 ПК-1, ПК-4 Л1.2, Л2.4
1.14. Расчёт передаточных, частотных и временных характеристик типовых звеньев систем управления. Сам. работа 3 6
1.15. Оценка качества управления. Показатели качества управления в статическом и динамическом режиме работы системы управления. Лекции 3 1 ПК-2, ПК-4 Л1.2
1.16. Рачёт показателей качества управления. Расчет статической ошибки в статической и астатической системе. Практические 3 2 ПК-1, ПК-4 Л1.2
1.17. Оценка качества управления. Показатели качества управления в статическом и динамическом режиме работы системы управления. Сам. работа 3 4 ПК-2
1.18. ПИД-регуляторы. Сравнительный анализ законов регулирования. Временные и частотные характеристики ПИД-регулятора. Сравнительный анализ П, ПИ и ПИД-регулятора. Лекции 3 1 ПК-1, ПК-4 Л1.2
1.19. Расчёт параметров ПИД-регулятора. Особенности реальных регуляторов. Автоматическая настройка и адаптация. Практические 3 2 ПК-1, ПК-4 Л1.1
1.20. ПИД-регуляторы. Идентификация моделей динамических систем. Классический ПИД-регулятор. Модификации ПИД-регулятора. Сам. работа 3 4
Раздел 2. Программно-аппаратное обеспечение компьютерных систем управления
2.1. Аппаратная база компьютерных систем управления. Классификация и характеристика контроллеров, применяемых в робототехнике. Лекции 3 1 ПК-1, ПК-4 Л1.2, Л2.2
2.2. Аппаратная база компьютерных систем управления. Классификация и характеристика контроллеров, применяемых в робототехнике. Сам. работа 3 5 ПК-2 Л2.4
2.3. Классификация и характеристика сред для разработки программного обеспечения компьютерных систем управления. Лекции 3 1 Л1.2
2.4. Разработка компьютерной системы управления на базе контроллера Arduino. Практические 3 6 ПК-1, ПК-4 Л1.2, Л2.4
2.5. Разработка компьютерной системы управления на базе контроллера Arduino. Сам. работа 3 8 ПК-2 Л2.2, Л2.3

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
См. Приложени (Фонд оценочных средств).
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
См. Приложени (Фонд оценочных средств).
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации
См. Приложени (Фонд оценочных средств).

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Жуков К.Г. Модельное проектирование встраиваемых систем в LabVIEW: М. : ДМК Пресс // ЭБС "Лань", 2011
Л1.2 Б.И. Коновалов, Ю.М. Лебедев Теория автоматического управления: учебное пособие Лань, 2010
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Дьяконов В.П. MATLAB 7.*/R2006/R2007: Самоучитель: учебное пособие М.:ДМК Пресс, 2009
Л2.2 Баран Е.Д. LabVIEW FPGA. Реконфигурируемые измерительные и управляющие системы: М. : ДМК Пресс. // ЭБС "Лань", 2009 https://e.lanbook.com/book/1095.
Л2.3 Суранов А.Я. LabVIEW 8.20: Справочник по функциям: Справочник М.: ДМК Пресс // ЭБС "Лань", 2009 e.lanbook.com
Л2.4 В.Н. Брюханов, М.Г. Косов, С.П. Протопопов [и др.] Теория автоматического управления: Учебник для вузов М.: Высшая школа, 1999
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 ТАУ энциклопедия. [Электронный ресурс] Режим доступа:http://tau-wiki.ru/index.php
Э2 Единое окно доступа к образовательным ресурсам, раздел «Теория систем автоматического регулирования» ( Профессиональное образование/Образование в области техники и технологий/Кибернетика/ Теория систем автоматического регулирования / Ресурсы).[Электронный ресурс] Режим доступа:http://window.edu.ru/catalog?p_rubr=2.2.75.7.9
Э3 Курс "Компьютерные системы управления" в Moodle portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Microsoft Windows
Microsoft Office
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
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
304К лаборатория телекоммуникаций и цифрового телевидения центр систем автоматизации и управления - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Учебная мебель на 10 посадочных мест; рабочее место преподавателя; стеллажи под лабораторное оборудование; проектор: марка INFOCUS модель IN24 - 1 единица; программно-аппаратный комплекс измерения технологических параметров на базе плат, система сбора данных AFS, средства отладки и программирования DL-NEXYS, станции паяльные ERSA (2шт.), телефон системный Panasonic KX-DT321RU-B (2шт.), IP-платформа Panasonic KX-NCP1000RU, Анализатор спектра R&S FSH8, модальная система анализа и генерации сигналов, персональные портативные устройства сбора данных NI myDAQ; методические указания по выполнению лабораторных работ по курсам "Техника приема и обработки сигналов", "Проектирование устройств на ПЛИС", "Цифровая и микропроцессорная техника".
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)
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
519М электронный читальный зал с доступом к ресурсам «ПРЕЗИДЕНТСКОЙ БИБЛИОТЕКИ имени Б.Н. Ельцина» - помещение для самостоятельной работы Учебная мебель на 46 посадочных мест; 1 Флипчарт; компьютеры; ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" и доступом в электронную информационно-образовательную среду; стационарный проектор: марка Panasonic, модель PT-ST10E; стационарный экран: марка Projecta, модель 10200123; система видеоконференцсвязи Cisco Telepresence C20; конгресс система Bosch DCN Next Generation; 8 ЖК-панелей

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

См. Приложени (Фонд оценочных средств).