6М070200 - Автоматизация и управление

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Декан инженерного факультета
_______________ Н.Абдильдин
«___» ________ 2014 г.
ПРОГРАММА
вступительных экзаменов в магистратуру по специальности
6М070200 – «Автоматизация и управления»
Ответственный за программу: Заведующий кафедрой _____________________
АЛМАТЫ 2014
ТЕОРИЯ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
3 кредита
Содержание дисциплины
Введение
Предмет и задачи курса теория линейных систем автоматического регулирования, его связь с
другими дисциплинами.
2.1 Автоматические системы и задачи теории управления и регулирования.
Управление и регулирование в технике, объекты и системы автоматического управления
(САУ). Принципы построения САУ. Функциональное описание САУ и их элементов. Классификация
САУ по назначению и принципам работы. Системы стабилизации, программного управления и
следящие системы.
Статические и динамические модели САУ и их звеньев. Дальнейшая классификация САУ по
их.свойствам и математическому описанию: обыкновенные системы и системы с распределенными
параметрами, непрерывные и дискретные, детерминированные и стохастические, одномерные и
многомерные, линейные и нелинейные, оптимальные и адаптивные системы.
2.2 Модели, основы анализа и общие свойства стационарных непрерывных линейных систем.
Стационарные линейные системы, модели временной области, линейные дифференциальные
уравнения с постоянными коэффициентами в нормальной форме Коши.
Модели комплексной области. Передаточные функции. Матрица передаточных функций как
матрица линейного преобразования «вход-выход» в изображениях. Матрица передаточных функций
системы, заданной в нормальной форме Коши. Присоединенная матрица и характеристический
полином системы.
Структурные схемы и графы стационарных систем. Одномерные и многомерные звенья.
Структурные схемы. Одноконтурные, многоконтурные и многосвязные системы. Структурные
графы. Правила преобразования структурных схем и графов. Векторно-матричное описание
многомерных и многосвязных систем.
Анализ процессов в стационарных линейных системах. Задача исследования процесса по его
изображению. Устойчивость стационарных систем. Динамические характеристики стационарных
САУ. Весовые (импульсные переходные) и единичные переходные функции. Реакция на
гармонические воздействия. Частотные характеристики. Минимально-фазовые звенья. Типовые
динамические звенья.
2.3 Критерии и области устойчивости обыкновенных непрерывных стационарных систем
Условия устойчивости линейных САУ. Алгебраические критерии устойчивости. Принцип
аргумента и частотные критерии устойчивости. Критерии Михайлова и Найквиста. Запасы
устойчивости. Критический коэффщиент усиления. Метод логарифмических амплитудно-фазовых
частотных характеристик.
Области устойчивости в пространстве параметров. Д-разбиение по одному и двум параметрам.
Основная кривая и особые прямые. Выделение области устойчивости.
2.4 Переходные процессы и качество непрерывных стационарных систем управления
Переходный процесс в одноконтурной САУ. Прямые оценки качества САУ. Время нарастания
и регулирования процессов, колебательность и перерегулирование. Косвенные критерии. Частотные
и алгебраические методы исследования переходного процесса. Численные методы расчета
переходного процесса.
Точность и показатели точности одноконтурных систем управления. Переходная и
установившаяся ошибки. Статические и астатические системы. Формулы разложения
установившейся ошибки, коэффициенты ошибок.
Интегральные критерии качества. Линейные и квадратические интегральные функционалы как
критерии качества переходного процесса. Методы их вычисления.
Частотные критерии оценки качества системы. Полоса пропускания, показатель
колебательности и резонансная частота. Построение частотных характеристик замкнутой системы.
Частотные характеристики и свойства переходного процесса. Свойство масштабов временной и
частотной области. Оценка показателя колебательности.
Приближенные методы построения кривой переходного процесса по частотных
характеристикам замкнутой САУ.
2.5 Системы с запаздыванием и распределенными параметрами
Системы с запаздыванием, модели временной и комплексной области, метолы анализа.
Характеристический квазиполином, распределение его нулей и аеимптотическне свойства системы.
Методы анализа устойчивости. Критическое запаздывание. Методы анализа переходных процессов и
качества систем с запаздыванием. Методы компенсации влияния запаздывания.
Системы
с
распределенными
параметрами.
Модели
временной
области,
дифференциальные уравнения в частных производных, краевые и начальные условия. Длинная
электрическая линия как звено системы. Другие примеры. Передаточные функции систем с
распределенными параметрами. Особенности исследования устойчивости и точности систем с
распределенными параметрами.
2.6 Обеспечение устойчивости, повышение качества регулирования и синтез линейных САУ.
Способы и средства улучшения свойств линейных САУ. Корректирующие устройства.
Преобразовательные элементы. Повышение точности в установившихся режимах. Компенсация
внешнего воздействия. Обеспечение инвариантности. Комбинированное управление. Обеспечение
устойчивости и повышение запаса устойчивости.
Выбор параметров и синтез корректирующих устройств по корневым годографам. Синтез
корректирующих устройств по логарифмическим амплитудно-частотным характеристикам.
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. Солодовников В.В., Плотников В.Н.. Яковлев А.В. Теория автоматического управления
техническими системами. - М.: Изд-во МГТУ, 2003
6. Методы классической и современной теории автоматического управления. 1,2,3 том/ Под ред. Н.Д.
Егупова ( в 3 томах).-. Издательство: НА, 2001.
Дополнительная:
1. Алексеев А.А., Имаев Д.Х., Кузьмин Н.Н., Яковлев В.Б. Теория управления. - СПб: Издательство
ГЭТУ. 2000.
ТЕОРИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
3 кредита
Содержание дисциплины
Введение
Предмет и задачи курса теория нелинейных систем автоматического регулирования, его связь с
другими дисциплинами.
1.1 Нелинейные системы автоматического управления
Особенности
нелинейных
систем.
Типовые
нелинейные
характеристики.
Установившиеся режимы в нелинейных системах. Особые точки и особые линии Формулировка
понятия устойчивости. Устойчивость в «малом», в «болыпом», в «целом». Понятие абсолютной
устойчивости.
Точные методы исследования устойчивости и автоколебаний. Методы исследования систем с
кусочно-линейными характеристиками. Метод фазовой плоскости. Аналнз периодических режимов
методом точечных преобразований. Исследование релейных систем методом припасовывания.
Второй (прямой) метод Ляпунова. Функции Ляпунова (понятие о знакоопределенности и
знакопостоянства функций). Асимптотическая и неасимптотическая устойчивость. Теоремы
Ляпунова об устойчивости и неустойчивости. Примеры выбора функций Ляпунова и исследование
устойчивости нелинейных систем. Абсолютная устойчивость нелинейных систем. Критерий В.М.
Попова.
Приближенные методы исследования нелинейных систем. Гармоническая линеаризация.
Коэффициенты гармонической линеаризации нелинейных звеньев. Исследование устойчивости и
автоколебаний нелинейной системы с помощью годографа Михайлова. Определение параметров
автоколебаний нелинейной системы с помошью критерия Найквиста. (метод Л.С. Гольдфарба).
1.2 Дискретные и импульсные системы автоматического управления
САУ с дискретными и импульсными элементами. Классификация дискретных элементов,
квантование
сигналов, способ
формирования импульсов.
Основные характеристики
импульсного элемента. Основные схемы применения ЭВМ в САУ. Эквивалентная импульсная
модель системы с ЭВМ.
Математическое описание дискретных и импульсных систем. Применение разностных
уравнений.
Стационарные импульсные системы. Стандартное представление процесса амплитудной
импульсной модуляции. Применение преобразования Лапласа. Представления изображения
модулированного сигнала. Применение дискретного преобразования Лапласа и 2-преобразования к
исследованию импульсных систем. Передаточные функции импульсных систем. Интегралы
обращения. Собственное и вьшужденное движения импульсной системы. Реакция системы.
Анализ и синтез импульсных систем автоматического управления. Устойчивость, переходные
процессы и качество. Точность систем, коэффициенты ошибок. Частотные характеристики
импульсной системы и частотные методы анализа. Коррекция импульсных систем. Синтез систем.
Реализация законов управления и коррекция сигналов в ЭВМ. Нелинейные дискретные и импульсные
системы. Методы исследования устойчивости.
Основная и дополнительная литература
1. Методы классической и современной теории автоматического управления. 1,2,3 том/ Под ред.
Н.Д. Егупова ( в 3 томах).-. Издательство: НА, 2001.
2. Цыпкин Я.З. Основы теории автоматических систем. - М.: Наука, 2002.
3. Имаев Д.Х., Красношпорина А.А., Яковлев В.Б. Теория автоматического управления. Часть 2.
Нелинейные, импульсные и стохастические системы автоматического управления. - Киев: Выща
школа. 2001.
4. Алексеев А.А., Имаев Д.Х., Кузьмин Н.Н., Яковлев В.Б. Теория управления. - СПб: Издательство
ГЭТУ. 2003
ПРИКЛАДНАЯ ТЕОРИЯ ИНФОРМАЦИИ
3 кредита
Содержание дисциплины
Введение
Понятие информации. Этапы обращения информации: восприятие. подготовка, передача и
хранение, обработка и использование информации.
Информационные системы и системы передачи информации. Основные понятия и о
пределения. Семантическая, синтаксическая и прагматическая информация. Краткий исторический
очерк развития теории информации.
1. Количественная оценка информации
Структурные меры информации. Геометрическая мера. Комбинаторная мера. Аддитивная мера
(мера Хартли),
Статистические меры информации. Вероятаость и информация. Энтропия как мера
неопределенности информации. Свойства энтрошш. Условная энтропия и ее свойства. Энтропия
непрерывного источника сообщений (дифференциальная энтропия) и ее свойства. Количество
информации как мера снятой неопределенности. Эпсилон-энтропия случайной величины.
Статистическая оценка количества информации.
Понятие о семантических мерах информации: содержательность, целесообразность и существенность
информации, тезаурус.
2 Математические модели сигналов
Понятие сигнала и его модели. Формы представления детерминированных сигналов: временная,
частотная и векторная (геометрическая). Спектры периодических и непериодических сигналов.
Распределение ^энергии в спектре сигнала. Соотношения между длительностью импульсов и
шириной их импульсов. Спектральная плотность мощности детерминированного сигнала. Функция
автокорреляции детерминированного сигнала. Случайный процесс как модель сигнала.
Вероятностные характеристики случайного процесса. Стационарный и эргодический случайные
процессы. Спектралыгое и частотное представления случайных процессов. Спектры случайных
процессов.
3. Преобразование непрерывных сигналов в дискретные
Дискретизация и квантование. Общая постановка задачи. Квантование сигналов. Шум
квантования. Квантование сигналов при наличии помех.
Дискретизация. Методы дискретизации информации. Критерии качества восстановления.
Методы дискретизации посредством выборок. Равномерная дискретизация. Теорема
Котельникова. Теоретические и практические аспекты применения теоремы Котельникова.
Дискретизация по критерию наиболылего отклонения. Интерполяционные и экстраполяционные
методы дискретизации. Адаптивная дискретизация.
4 Информациониые характеристики источника сообщений и канала связи. Основные
понятия и определения
Информационные характеристики источника дискретных сообщении. Модели источника
дискретных сообщений. Избыточность. Производительность источника дискретных сообщений.
Информационные характеристики дискретных каналов связи. Модели дискретных каналов
связи. Скорость передачи по дискретному каналу связи. Пропускная способность дискретного канала
без помех. Пропускная способность дискретного канала связи с помехами.
Информационные характеристики источника непрерывных сообщений. Эпсилонпроизводительность непрерывного источника сообщений.
Информационные характеристики непрерывных каналов связи. Модели непрерывных каналов
связи. Скорость передачи информации по непрерывному каналу связи. Пропускная способность
непрерывного канала связи.
Согласование физических характеристик сигнала и канала связи. Объем сигнала и емкость
канала связи.
Согласование статистических свойств источника сообщений и канала связи.
5 Кодирование информации при передаче по дискретному каналу связи без помех
Кодирование как процесс выражения информации в цифровом виде. Эффективное
кодирование. Основная теорема Шеннона о кодировании для канала без помех. Методы
эффективного кодирования некорреляционной последовательности символов (методики ШеннонаФано и Хаффмена). Требование префиксности эффективных кодов.
Обыкновенные (непомехоустойчивые) коды. Примеры обыкновенных кодов.
Кодирование как средство криптографического закрытия информации.
6 Кодирование информации при передаче по дискретному каналу связи с помехами
Основная теорема Шеннона о кодировании для канала связи с помехами. Помехоустойчивое
кодирование. Постановка задачи. Блоковые коды. Общие принципы использования избыточности.
Связь корректирующей способности кода с кодовым расстоянием. Геометрическая интерпретация
блоковых корректирующих кодов. Показатели качества корректирующего кода
Линейные коды. Математическое введение к линейным кодам. Линейный код как
подпространство линейного векторного пространства.
Построение двоичного группового кода. Вектор ошибки и опознаватель (синдром ошибки).
Составление таблицы опознавателей. Определение проверочных равенств. Мажоритарное
декодирование групповых кодов. Матричное представление линейных кодов.
Обнаруживающие коды. Примеры обнаруживающих кодов (код с контролем по паритету,
корреляционный и инверсный коды).
Корректирующие групповые коды. Коды Хэмминга.
Технические средства кодирования и декодирования групповых кодов.
Циклические коды. Общие понятия и определения. Математическое введение к циклическим
кодам. Требования, предъявляемые к образующему многочлену. Выбор образующего многочлена по
заданному объему кода и заданной корректирующей способности. Исправление одиночных или
обнаружение двойных ошибок. Обнаружение ошибок кратности три и ниже. Методы образования
циклического кода. Матричная запись циклического кода. Укороченные циклические коды.
Мажоритарное декодирование циклических кодов.
Циклические коды для обнаружения и исправления пакетов ошибок. Коды Файра, РидаСоломона, Рида-Маллера. Выбор образующего многочлена для построения кода Файра, РидаСоломона. Декодирование кодов Файра, Коды Боуза-Чоудхури-Хоквинхема. Математическое
введение. Построение и реализация кодов БЧХ.
Технические средства кодирования и декодирования циклических кодов.
Итеративные коды. Классические итеративные коды. Специальные двухстепенные и
многостепенные коды.
Технические средства кодирования и декодирования итеративных кодов.
Сверточные (рекуррентные) коды. Способы представления сверточных кодов, Пороговое
декодирование сверточных кодов, Алгоритм Витерби декодирования сверточных кодов.
Оценка целесообразности использования помехоустойчивых кодов
Основная и дополнительная литература
1. Скаляр Б. Цифровая связь. - М, С-Питер., Киев : изд. дом Вильямс, 2003.-1104с.
2. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации. - М.:Высш. шк., 320 с.
3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы.- М.: Высш. шк.2002.
4. Теория передачи сигналов. Под ред. А. Г. Зюко и др.: Радио и связь, 2001.
5. Панфилов И.П., Дырда В.Е. Теория электрической связи. - М.: Радио и связь, 2004.
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ КОМПЛЕКСЫ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ
3 кредита
Содержание дисцишшны
Введение
Микропроцессоры, основные понятия, определения и классификация, этапы и история
развития, языки программирования. Современное состояние программно-технических комплексов
микропроцессорных систем.
1. Структура базовой микропроцессорной системы
Состав модулей системы: микропроцессорный модуль, подсистема памяти, средства ввода-вывода.
Основные
классы
микропроцессорных
средств:
микропроцессоры.
микроконтроллеры,
интегрированные процессоры, процессоры обработки сигналов. Системная шина, характеристика
интерфейсов в системе. Обмен данными с внешней средой. Буферизация и демультшілексирование
шин адреса и данных. Основные этапы разработки микропроцессорной системы. Понятие конвейера
команд. Архитектура К.ІС8 и СІ5С. Микропроцессоры пятого поколения. Блокировка генерации
адреса.
Оптимизация
предвыборки
команд.
Виртуальное
прерывание.
Мониторинг
производительностн. Системные режимы работы процессоров.
2. Архитектура микропроцессоров
Понятие регистровой программной модели микропроцессора, иллюстрация их на примере
современных однокристальных микропроцессоров. Структура однокристального микропроцессора.
Обработка данных в микропроцессоре. Машинный цикл. Сброс и синхронизация модулей системы.
Классификация команд микропроцессоров: передачи данных, логической и арифметической
обработки, ввода-вывода, передачи управления, управления микропроцессором.
Режимы адресации и их символическое представление при использовании языка ассемблера.
Понятие состояния микропроцессора и особенности контекстного переключения при обработке
прерываний и мультипрограммном режиме работы. Основные тенденщш развития архитектуры
микропроцессоров.
3. Организация подсистемы памяти
Особенности организации модульной памяти. Дешифрация адреса. Распределение адресного
пространства. Использование кэш-памяти команд и данных в системе. Наращивание памяти в
системе.
4. Организация подсистемы ввода-вывода
Режимы обмена информацией с периферийными устройствами. Адресация портов периферийных
устройств и формирование управляющих сигналов. Примеры распространенных протоколов
параллельного и последовательного ввода-вывода. Программно-управляемый обмен данными. Обмен
данными с квитированием. Организация обмена с прерыванием. Контроллеры прерываний. Обмен с
прямым доступом к памяти. Контроллеры прямого доступа к памяти.
5. Периферийные устройства
Классификация периферийных устройств. Устройства для связи с пользователем. Устройства
связи с объектами управления. Ввод и обработка аналоговой информации.
6. Однокристальные микроконтроллеры
Обобщенная модель. Типы процессорных ядер. Периферийные устройства. Характеристика
системы команд. Особенности интерфейса с внешней памятью программ и данных.
Коммуникационные микроконтроллеры. Микроконтроллеры для управления. Тенденция развития
встраиваемых микроконтроллеров. Задачи и роль микропроцессорных контроллеров в
автоматизированных системах управления. Микропроцессорные контроллеры и системы.
7. Программное обеспечение встроенных микропроцессорных систем
Состав программного обеспечения. Языки описания алгоритмов. Выбор языка программирования.
Качество и надежность программного обеспечения. Модели процессов разработки программного
обеспечения. Компромиссы между аппаратными и программными средствами. Подпрограммы, как
средство модульного программирования. Реализация типовых функций в микропроцессорных
контроллерах и системах.
8. Методы повышения проюводительности микропроцессорных систем Использование
математических сопроцессоров. Структура сопроцессора и взаимодействие с центральным
процессором системы. Характеристика системы команд сопроцессоров. Мультимикропроцессорные
системы. Встроенные средства в микропроцессор для организации мультипроцессорных систем.
Режимы обмена информацией.
9. Аппаратура для отладки микропроцессорных устройств и систем
Состав средств отладки. Системные программы: монитор, редактор, ассемблер, компилятор
языка высокого уровня. Внутрисхемный эмулятор, логический анализатор, сигнатурный анализатор.
Кросс-средства проектирования программного обеспечения микропроцессорных систем. Состав,
характеристики и возможности кросс-средств. Последовательность отладки программных и
аппаратных средств. Организация покомандной отладки.
10. Программно-технические комплексы систем управления Программно-аппаратные
комплексы АСУ ТП. Принципы построения и структура
современных микропроцессорных систем управления. Основные технические характеристики и
области
применения.
Типовые
автоматизированные
системы
управления,
Типовые
микропроцессорные комплексы контроля и регулирования: ТДС - 3000 («Нопеу\үе11»), Теіерегт
(«8іетепз»), Ватаііс («Уаітеі:»), Ремиконт, Ломиконт, Микродат. Структура сети, протоколы связи.
Программное обеспечение современных распределенных микропроцессорных систем управления.
Методы
обеспечения
надежности
программно-технических
средств
распределенных
микропроцессорных систем управления. Полевые сети 8-пеі:, 8ГЫЕС Ь2, РКОШВА8 - N и
применение ЛВС Еіһегпеі: производственных системах управления и контроля. Программные пакеты
8САВА системы. Основные требования ММІ - технологии, в разработке ПО.
Основная и дополнительная литература
1. М. Гук Современные микропроцессоры Репгішп, Репгіит II, Репіішп III. Издательство "Питер"
2000 г.
2.
Жаров А. Железо ІВМ 2000 или все о современном компьютере М. 2000 Издательство
«Микроарт».
3. Олссон Г., Пиани Д. Цифровые систехмы автоматизации и управления. - Спб.:Невский диалект,
2001.-557с.
4. Цифровая обработка сигналов./Сергиенко А.Б. -Спб.: Питер, 2002.-608с.
5. Шалыто А.А. Логическое управление. Методы аппаратной и программной реализации алгоритмов.
- Спб.: Наука, 2000. - 780с.
6. Микропроцессорные системы./ М.С. Куприянов, Р.И. Грушвицкий, О.Е. Мартынов и др. Под. ред
Д.В.Пузанкова Учебное пособие для вузов. - СПб, Политехника, 2002, 936 с.
МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ
3 кредита
Содержание дисциплины
Введение
Примерные Краткая справка о развитии и формировании методов идентификации.
Философские аспекты моделировання. Іідентификация в процессах управления. Основные понятия о
моделях и методах их построения. Неизбежность упрощения модели по сравнению с реальным
объектом. Отражение свойств объекта, существенных для цели моделирования. Адекватность и
критерии адекватности модели.
1 Математические модели объектов идейтификации
Общие сведения о математических моделях и их классификация. Множество моделей,
структуры моделей. Линейные модели и множества линейных моделей. Семейство моделей
передаточных функций. Модели в пространстве состояний. Модели с распределенными параметрами.
Временные характеристики. Дискретные модели. Дискретные модели в пространстве состояний.
Статические и динамические модели в форме управления регрессии.
2 Общие задачи идентификации
Основные определения. Общая схема процесса идентификации. Основные этапы
идентификации. Априорная и апостериорная информация. Критерии и показатели качества
идентификации. Классификация методов идентификации. Структурная и параметрическая
идентификация. Активная и пассивная идентификация. Проблема идентифицируемости. Системные
условия идентифицируемости в разомкнутых системах. Системные условия идентифицируемости
линейных замкнутых систем. Понятие вероятностной идентифицируемости.
Структурная статистическая идентификация. Статистические критерии тесноты связи.
Критерии и методы ориентации причинно-следственных отношений координат модели. Организация
статистической процедуры принятия решений на этапе идентификации структуры модели.
Методы идентификации на основе простейших тестирующих сигналов. Определение
частотных характеристик. Аппроксимация экспериментальных частотных характеристик.
Определение переходных характеристик. Аппроксимация временных характеристик.
3 Параметрическая статистическая идентификация
Идентификация на основе методов оценивания. Основные методы оценивания параметров,
Оценивание по методу наименыпих квадратов. Марковские оценки. Оценки по методу
максимального правдоподобия оценивание по минимальному среднему риску. Байесовские оценки.
Связь оценок и их свойства.
Корреляционные методы идентификации. Определение динамических характеристик при
псевдослучайных испытательных воздействиях типа «белый шум». Псевдослучайные тестирующие
сигналы. Метод стохастической аппроксимации.
Особенности идентификации объектов в замкнутых системах. Выявление неявных обратных
связей и внутренних помех.
Оценивание параметров и состояния объектов. Фильтр Калмана-Бьюси. Одновременное
оценивание параметров и состояний. Методы квазилинеаризации.
Методы идентификации с настраиваемыми адаптивными моделями. Виды адаптивных моделей
динамических объектов. Модели линейные по параметрам, по сигналам. Структурные схемы
идентификации с применением адаптивных моделей. Связь процесса настройки с характеристиками
входного сигнала, условия независимости настроек параметров.
Виды критериев приближения моделей к объекту. Синтез алгоритмов настройки моделей и
аналогов градиентными методами, с применением второго метода Ляпунова, с использованием
критерия гиперустойчивости. Упрощение синтезированных алгоритмов настройки адаптивных
моделей. Методы идентификации нелинейных динамических характериетик.
Применение гармонической линеаризации при идентификации нелинейных объектов.
Использование метода статистической линеаризации для идентификации нелинейных объектов.
Идентификация нелинейных объектов с использованием функциональных степенных рядов.
Основная и дополнительная литература
1.
2.
3.
4.
5.
Цыпкин Я.З. Информационная теория систем. -М.: Наука, 2001.
Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя. - М: Наука, 2003
Современные методы идентификации систем. Пер. с англ. /Под ред. П.Эйкхоффа. - М.: Мир, 1983.
Фомин Б.В., Яковлев В.Б. Моделирование производственных систем. - Киев: Вища школа. 1992.
Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. Практикрі. - М.: Высшая школа, 1999
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТИПОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И
ПРОИЗВОДСТВ
3 кредита
Содержание дисциплины
Введение
Современный уровень автоматизации технологических процессов в отраслях промышленности
и перспективы ее развития, экономические аспекты автоматизации. Задачи в области автоматизации
технологических процессов, определенные в соответствии с требованиями производства.
Мировоззренческие вопросы автоматизации технологических процессов.
Общие сведения об автоматизированных системах управления (АСУ). Понятия об АСУ ТП и
ОАСУ, интегрированных и распределенных АСУ. Применение микропроцессоров, микроЭВМ и
сетей ЭВМ для управления технологическими процессами.
1 Переработка технологической информации
Общие положения. Управляемость технологического процесса. Получение информации о
технологическом объекте управления. Понятие информации, объекта управления. Преобразование
технологической информации. Виды и формы сигналов.
2 Технические средства автоматизации типовых технологических процессов и
комплексов
Сведения о структуре технических средств автоматизации и управления технологическими
процессами и комплексами. Средства сбора информации о ходе технологического процесса (датчики,
нормирующие преобразователи, интеллектуальные устройства сбора информации). Средства
отображения и хранения информации. Средства использования командной информации
(исполнительные механизмы, усилители мощности). Общая характеристика и классификация
основных узлов УВМ. Организация связи УВМ с технологическим объектом управления. Устройства
связи с объектом (ЦАП, АЦП).
3 Автоматизация непрерывных и дискретных технологических процессов
Методика анализа технологического процесса как объекта управления. Особенности
технологических процессов как объектов* управления (распределенность выходных переменных,
транспортные запаздывания, многосвязанность, нестационарность, нелинейность). Типовые схемы
автоматического регулирования технологических переменных (расхода, давления, температуры,
уровня, концентрации и т.п.).
Схема автоматизации типовых технологических процессов. Схемы автоматического
регулирования сложных технологических объектов.
Специфика периодических и дискретных процессов как объектов управления. Управление
процессом в реальном времени с использованием управляющего компьютера. Управление
последовательностью событий, бинарное управление. Основные структуры аналоговых и цифровых
регуляторов. Мультиплексирование и аналого-цифровое преобразование измерительной
информации.
4 Системный
подход
к
управлению
сложными
системами Введение. Общее
понятие сложной системы. Система, подсистема, элемент.
Связи и структура сложных систем. Классификация сложных систем. Основные задачи
исследования сложных систем. Структурно-топологический анализ сложных систем
5 Моделирование объектов и систем
Основные понятия моделирования. Основные виды моделей и их свойства. Цели
моделирования. Основные принципы моделирования, Технология моделирования. Основные методы
решения задач моделирования.
Математическое описание физико-химических и тепловых процессов в промышленных
технологиях. Основные представления о системе визуального моделирования
6
Задачи и алгоритмы оптимального управления технологическими процессами
Алгоритмы оптимизации статических режимов с непосредственным поиском
экстремума на объекте управления и с использованием математической модели объекта
управления. Сравнительный анализ этих алгоритмов. Рекуррентные алгоритмы идентификации
математической модели объекта управления по данным текущих измерении. Примеры алгоритмов
оптимального управления технологическими режимами объектов.
Задачи и алгоритмы оптимального автоматизированного управления периодическими
процессами, режимами пуска и остановка объекта. Задачи оптимального управления дискретными
технологическими процессами.
7 Автоматизированные
системы
управления
технологическими процессами
Структура АСУ ТП. Назначение, цели и функции АСУ ТП. Примеры информационных и
управляющих АСУ ТП. Основные разновидности АСУ ТП. Состав АСУ ТП. Схема взаимодействия
основных частей АСУ ТП. Опыт разработки, внедрения и эксплуатации АСУ ТП. Примеры АСУ ТП
в различных отраслях промышленности. Типовые решения по 8САВА — системам в различных
отраслях промышленности. Применение микроЭВМ 8ІМАТІС 85, 87 в управлении технологическими
процессами.
Литература Основная:
1. Васильков Ю.В., Василькова Н.Н. Компьютерные технологии вычислений в математическом
моделировании: Учебное пособие. - МЬ: Финансы и статистика, 2002. -265с:
2. Г.Олсон, Д.Пиани. Цифровые системы автоматизации и управления,- СПб.: Невский диалект,
2001. -557с.
3. Фомин Г.П, Математические методы и модели в коммерческой деятельности: Учебник. - М.:
Финансы и статистика, 2001.-544 с, ил.
4. Применение ЗСАОА-систем для автоматизации
технологических
процессов:
Учебное
пособие. М.Тамбов: Машиностроение, - 2000. 176 с.