Цель и задачи курсового проекта

Целью курсового проекта является закрепление, углубление и обобщение знаний, полученных студентом при изучении курса "Теория автоматического управления"; развитие навыков применения теоретических положений при решении инженерных задач по специальности, в частности, приобретение инженерных навыков в выборе корректирующих устройств, алгоритмизации и решении задач проектирования систем автоматического управления.

В процессе выполнения курсового проекта ставится конкретная инженерная задача анализа и синтеза системы автоматического управления. Студент должен самостоятельно выполнить все основные этапы работы, используя современные достижения теории автоматического управления.

 

 

ОРГАНИЗАЦИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Выполнение работы начинается с анализа задания и изучения настоящих методических указаний.

В процессе выполнения работы студенту предоставляются консультации. Он должен в соответствии с графиком являться к руководителю не реже одного раза в две недели. курсовой проект выполняется по графику, который доводится до сведения студентов одновременно с выдачей курсового задания.

На восьмой неделе кафедра составляет и доводит до сведения студентов график их защиты перед комиссией.

За неделю до указанного в графике срока зашиты, студент обязан предоставить оформленную работу руководителю для заключения о ее соответствии заданию и требованиям к оформлению.

В случае если руководитель сделает вывод о невозможности допуска студента к защите курсового проекта, последний обязан переработать материал в соответствии с замечаниями и вновь представить его на заключение.

 

ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.

Необходимо, чтобы решаемые в рамках курсового проекта задачи были составной частью более общей темы, разрабатываемой студентом в рамках нескольких курсовых работ и проектов по специализации, например, таких как «Средства автоматизации и управления»; «Автоматизация технологических процессов и производств»; «Системы числового программного управления»; «Силовая электроника, электропривод и электроавтоматика». и др.,. Это позволит студенту усвоить комплексный подход к решению взаимосвязанных задач проектирования той или иной системы управления более высокого уровня.

 

3.1. Основные этапы курсового проекта

Одним из первых вопросов, подлежащих рассмотрению в курсовой работе, является формализация поставленной задачи.

На основе анализа формализованной задачи необходимо определить класс систем, к которым относится предлагаемая для расчета система, и перейти к изучению литературы, посвященной решению задач данного класса. В результате обзора литературы должен быть выбран метод расчета системы и соответствующая ему форма представления ее математической модели.

На основе выбранного метода проводится анализ динамических и статических свойств исходной системы автоматического управления (САУ), который включает в себя исследование устойчивости и качества системы.

При оценке качества исходной системы следует иметь в виду, что на данном этапе расчета системы нет необходимости знать точную КПивую переходного процесса в системе, а требуется лишь оценить основные показатели функционирования системы, например статическую и динамическую ошибки и перерегулирование. При изложении результатов расчета следует уделять внимание физической сущности процессов, протекающих в системе и их связи с параметрами системы и условиями работы.

На основе анализа исходной САУ ставится задача улучшения ее качества. Необходимо иметь в виду, что коррекция - процесс творческий и его эффективность зависит от многих субъективных и объективных причин. Важным этапом при этом является оценка влияния ее отдельных элементов на свойства всей системы, а также выявление всех управляющих и возмущающих воздействий на объект управления и условий его работы.

В результате такого анализа допускается замена ряда функциональных элементов системы, например безынерционными звеньями, с целью уменьшения ее порядка.

После этого выбирается способ включения корректирующего устройства, а если возможно, то и его структура (в учебных целях предлагается ограничиться последовательными корректирующими устройствами).

После того как определена передаточная функция последовательного корректирующего устройства, выбирается его электрический аналог, и рассчитываются параметры, номиналы которых должны соответствовать ГОСТам на электрические элементы.

Системы с управлением по отклонению могут быть существенно улучшены, если в них дополнительно к сигналу, пропорциональному ошибке, ввести сигналы по действующим на систему основным возмущениям. Основными будем считать такие воздействия, которые вызывают наибольшие составляющие ошибки. В предлагаемых в курсовой работе заданиях это, как правило, нагрузка на исполнительные органы САУ. Системы, использующие дополнительные связи по возмущающему воздействию, называют системами с компенсирующими связями.

Следующим этапом выполнения работы является расчет таких связей. При этом следует учесть, что компенсирующая связь на устойчивость системы, работающей по отклонению, не влияет, что позволяет рассматривать задачу обеспечения заданной точности относительной выходных параметров, по которым вводятся компенсирующие воздействия, независимо от задачи обеспечения заданной степени устойчивости. В этом случае можно проводить расчет систем с комбинированным управлением последовательно: сначала в системе с управлением по отклонению обычными методами достигаются требуемые степень устойчивости и точность относительно управляющих воздействий, а затем вводится компенсирующая связь относительно основных возмущений.

Завершает расчет скорректированной линейной системы автоматического регулирования (САР) построением области устойчивой работы системы в плоскости ее параметров. Такими параметрами, как правило, являются коэффициент усиления усилителя системы и постоянные времени наиболее инерционных ее элементов. Качество систем оценивается по КПивой переходного процесса от входного воздействия. На этом этапе, особенно при построении переходных процессов в системе, целесообразно использовать машинные методы исследования, базирующиеся на цифровом моделировании. Следует, однако, отметить, что вычислительную технику можно эффективно использовать только в сочетании с приближенными аналитическими методами, обладающими большой наглядностью и легко проверяемыми результатами.

По окончании расчетов составляется заключение, в котором следует привести аргументированный инженерный анализ полученных решений, позволяющих наиболее рационально обеспечить необходимые показатели качества скорректированной системы.

Примерные сроки выполнения этапов курсового проекта следующие:

– анализ задания на курсовую работу, изучение методических указаний по курсовому проектированию и рекомендуемой литературы - одна неделя;

– формализация поставленной задачи и анализ не скорректированной системы автоматического управления - одна неделя;

– выбор способа включения и расчет корректирующего устройства системы. Выбор и расчет электрического аналога - одна неделя;

– расчет устройства, компенсирующего действие возмущения на систему, и выбор его электрического аналога - одна неделя;

– анализ скорректированной системы. Построение областей устойчивости и переходных процессов в системе - одна неделя;

– анализ полученных решений и оформление записки курсового проекта -одна неделя;

– компоновка листа графической часта - одна неделя;

– подготовка к защите курсового проекта - одна неделя.

 

3.2. Задание на курсовую работу.

Задание на курсовую работу оформляется на типовом бланке (приложение 1) и подписывается руководителем. Соответствующая заданию принципиальная электрическая схема системы автоматического управления оформляется студентом в соответствии с требованиями ЕСКД.

Задание на курсовую работу содержит наименование темы, постановку задачи и исходные данные.

3.3. Требования к содержанию и оформлению

расчетно-пояснительной записки.

 

Расчетно-пояснительная записка должна иметь примерно следующее содержание:

1. Титульный лист (приложение 2).

2. Оглавление.

3. Задание на курсовой проект.

4. Расшифровка буквенных обозначений, употребляющихся в тексте.

5. Введение.

6. Математическая постановка задачи и обоснование выбора метода анализа САУ.

7. Анализ исходной системы автоматического управления (по устойчивости, быстродействию и поточности).

8. Обоснование выбора метода синтеза корректирующего устройства.

9. Синтез корректирующего устройства.

10. Выбор электрического аналога и расчет его номиналов.

11. Синтез компенсирующего устройства.

12. Анализ скорректированной САУ (Построение областей устойчивости и переходных процессов в системе).

13. Заключение с оценкой практической целесообразности и простоты понятых решений.

14. Список использованной литературы.

Расчетно-пояснительная записка должна содержать не более 40 страниц рукописного текста на листах белой писчей бумаги формата А4 (210 х 297 мм), быть оформлена в соответствии с ГОСТ 2.105-68 ЕСКД и подписана студентом на последнем листе. Все страницы текста должны быть пронумерованы, нумеруются все рисунки, графики, таблицы и формулы.

Рисунки и таблицы выполняются непосредственно на листах записки, графики - на миллиметровке в формате А4, а затем подшиваются к записке.

Результаты моделирования должны быть приведены в виде машинных документов (распечаток).

При выполнении вычислений расчетная формула приводится сначала в общем виде, затем после подстановки в нее численных значений и, наконец, результат с указанием размерности.

Расшифровка символов, входящих в формулу, должна быть приведена непосредственно под формулой (если они не были введены ранее).

При использовании литературных источников (например, при выборе

расчетной формулы т.д.) обязательно делается ссылка на источник в квадратных скобках.

 

3.4. Требования к содержанию и оформлению графической части курсового проекта.

Графическая часть курсового проекта должна состоять из одного листа

формата А1 (ГОСТ 2.301.68), который делится на четыре части формата АЗ,

содержащие следующие чертежи:

1) принципиальную электрическую схему скорректированной САУ (с включенными корректирующим и компенсирующим устройствами);

2) структурная схема САР с корректирующими и компенсирующими устройствами;

3) логарифмические частотные характеристики исходной и скорректированной системы и корректирующего устройства (процедура синтеза).

4) результаты анализа скорректированной САУ (область устойчивости, графики переходных процессов).

Графическая часть курсового проекта должна быть оформлена в соответствии с действующими стандартами ЕСКД.

 

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РАБОТЫ К ЗАЩИТЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ЕЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

 

Защита работы проводится перед комиссией, состав которой утверждается кафедрой. Перед защитой к указанному в задании сроку студент представляет курсовую работу на заключение руководителю. Заключение руководителя должно быть подписано и указана дата возврата работы студенту. После этого работа направляется на рецензию. Рецензент по представленным студентам материалам проставляет оценку по графической части, расчетно-пояснительной записке, соответствию требованиям ГОСТов, обоснованности разработки и общую оценку.

При подготовке к защите курсового проекта студент составляет доклад, рассчитанный на 5 - 10 минут. В докладе должна быть сформулирована поставленная задача, изложена пути и методы ее решения, полученные результаты. По результатам доклада, ответам на вопросы и представленной работе проставляются соответствующие баллы: за рецензию до 5-ти баллов; за доклад – до 20-ти, за защиту – до 35-ти; за курсовую работу –до 40-ка. Все оценки за курсовую работу включая итоговую заносятся в ведомость, а итоговая КПоме этого проставляется в зачетную книжку студента.

После каждого дня защиты листы графического материала и расчетно-пояснительные записки защищенных курсовых работ сдаются председателем комиссии на хранение ответственному на кафедре лаборанту.