Ивановский государственный энергетический университет
Электромеханический факультет
Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Лебедев Сергей Константинович
кандидат технических наук,
доцент кафедры
«Электропривод и автоматизация промышленных установок»
Ивановского государственного энергетического университета
Введение
Математические основы теории автоматического управления (МОТАУ) является учебной дисциплиной входящей в учебные планы:
подготовки дипломированных специалистов с квалификацией инженер по направлению подготовки 654500 "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" образовательной программы (специальности) 180400 "Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов", цикл естественнонаучных и математических дисциплин, национально-региональный (вузовский) компонент, код ЕН.Р.00;
подготовки бакалавров техники и технологии по направлению 551300 "Электротехника, электромеханика и электротехнологии", цикл естественнонаучных и математических дисциплин, национально-региональный (вузовский) компонент, код ЕН.Р.00.
Цель преподавания дисциплины состоит в том, чтобы дать студентам достаточно полное представление об основных концепциях и принципах получения, преобразования и анализа различных видов математических моделей, используемых в теории автоматического управления для описания объектов управления различной природы и систем управления различных классов. Кроме того, студенты должны овладеть навыками решения практических задач, связанных с математическим моделированием в теории автоматического управления, рационально используя математический аппарат.
Широкий набор методов анализа и синтеза систем автоматического управления, различных форм представления математических моделей объектов различной природы, используемых специалистами и бакалаврами, требует решения в рамках дисциплины МОТАУ следующих задач:
углубление знаний и формализация представлений в области основ математического описания систем автоматического управления, таких разделов высшей математики как дробно-рациональные функции комплексного переменного, импульсные функции, преобразования Фурье и Лапласа, операторный метод решения дифференциальных уравнений, линейная алгебра;
формирование знаний и практических навыков получения и преобразования различных форм математических моделей динамических звеньев и систем автоматического управления в целях их рационального использования при решении задач анализа и синтеза систем управления;
изучение специфики методов получения и преобразования математических моделей многомерных объектов управления, базирующихся на аппарате линейной алгебры и представлении объектов в пространстве состояний;
изучение методов оценки качества процессов в системах автоматического управления, формирование практических навыков по использованию различных критериев качества переходных процессов при анализе и синтезе систем автоматического управления;
формирование понятий и практических навыков решения задач идентификации элементов САУ.
Изучение дисциплины базируется на том, что студент имеет соответствующую математическую подготовку в области дифференциального и интегрального исчислений, линейной алгебры, комплексных чисел и тригонометрических функций, а также знаком с основными понятиями и законами, рассматриваемыми в курсах теоретических основ электротехники и теоретической механики. Обучение в 4 семестре происходит параллельно с изучением ТОЭ (часть 2), в 5 семестре с изучением ТАУ (часть 1).
Дисциплина рассчитана на изучение в течение 4 и 5 семестров (2 и 3 курс), включает в свой состав 42 лекционных часа, 28 часов практических занятий и 14 часов лабораторного практикума.
Дисциплина включает в себя следующие основные разделы:
основы математического описания систем автоматического управления,
виды математических моделей динамических звеньев
математические модели элементарных динамических звеньев,
математические модели САУ,
особенности математических моделей многомерных систем автоматического управления,
методы оценки качества систем автоматического управления,
идентификация параметров математической модели систем автоматического управления.
Рекомендуемая учебно-методическая литература по дисциплине:
Теория автоматического управления/ Под ред. А. А. Воронова - М.: Высшая школа, 1986, ч. 1, 2.
Математические основы теории автоматического регулирования/ Под ред. Б. К. Чемоданова. - М.: Высшая школа, 1972, т. 1, 2.
Справочник по математике для научных работников и инженеров. Корн Г., Корн Т. - М.: Наука, 1984.
Теория систем автоматического регулирования. - Бессекерский В.А., Попов Е.П. М.: Наука, 1975.
Справочное пособие по теории автоматического регулирования и управления/ Под ред. П. А. Санковского. - Мн.: Высшая школа, 1973.
Трахтенберг Р. М. Теория автоматического управления. Нелинейные, импульсные, оптимальные, инвариантные, адаптивные и многомерные САУ. - Иваново: ИвГУ, 1990.
Модальные регуляторы и наблюдатели состояния электромеханических систем. Методические указания/ С. К. Лебедев, В. Ф. Глазунов. - Иваново: ИЭИ, 1989.
Рабочая программа дисциплины составлена на основании Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования, учебных планов подготовки дипломированного специалиста и бакалавров с учетом специфики региона и направлением целевой подготовки специалистов на кафедре ЭП и АПУ ИГЭУ.
Автор выражает благодарность преподавателям кафедры ЭП и АПУ: заведующему кафедрой Глазунову В. Ф., профессору Колганову А. Р., доцентам Ханаеву А. В., Спичкову Ю. П., за помощь в формировании и модернизации курса МОТАУ.