Основи автоматики та автоматизації
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.151.00.O.008
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: доцент, к.т.н. Стасюк Іван Дмитрович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях;
Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово;
Навички використання інформаційних і комунікаційних технологій;
Здатність до пошуку, опрацювання та аналізу інформації з різних джерел;
Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань;
Здатність виконувати аналіз об’єктів автоматизації на основі знань про процеси, що в них відбуваються та застосовувати методи теорії автоматичного керування для дослідження, аналізу та синтезу систем автоматичного керування;
Розуміти суть процесів, що відбуваються в об’єктах автоматизації (за галузями діяльності) та вміти проводити аналіз об’єктів автоматизації і обґрунтовувати вибір структури, алгоритмів та схем керування ними на основі результатів дослідження їх властивостей;
Знати принципи роботи технічних засобів автоматизації та вміти обґрунтовувати їх вибір на основі аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до систем автоматизації та експлуатаційних умов;
Вміти застосовувати методи теорії автоматичного керування для дослідження, аналізу та синтезу систем автоматичного керування;
Вміти налагоджувати технічні засоби автоматизації та системи керування.
Результати навчання: -Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях;
Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово;
Навички використання інформаційних і комунікаційних технологій;
Здатність до пошуку, опрацювання та аналізу інформації з різних джерел;
Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань;
Здатність виконувати аналіз об’єктів автоматизації на основі знань про процеси, що в них відбуваються та застосовувати методи теорії автоматичного керування для дослідження, аналізу та синтезу систем автоматичного керування;
Розуміти суть процесів, що відбуваються в об’єктах автоматизації (за галузями діяльності) та вміти проводити аналіз об’єктів автоматизації і обґрунтовувати вибір структури, алгоритмів та схем керування ними на основі результатів дослідження їх властивостей;
Знати принципи роботи технічних засобів автоматизації та вміти обґрунтовувати їх вибір на основі аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до систем автоматизації та експлуатаційних умов;
Вміти застосовувати методи теорії автоматичного керування для дослідження, аналізу та синтезу систем автоматичного керування;
Вміти налагоджувати технічні засоби автоматизації та системи керування.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
- Вища математика;
- Фізика;
Короткий зміст навчальної програми: - функціональне призначення елементів систем автоматичного регулювання i керування,
статичні та динамічні характеристики елементів систем автоматичного регулювання i керування,
будова та робота регуляторів прямої дії,
будова та робота ізодромних регуляторів,
класифікація регуляторів за законами регулювання,
основні властивості об'єктів регулювання,
вплив властивостей об'єкта регулювання i автоматичного регулятора на характер перехідного процесу у системі автоматичного регулювання.
Опис: Тема 1. ОСНОВНІ ЗАСАДИ АВТОМАТИКИ ТА АВТОМАТИЗАЦІЇ.
Основні поняття дисципліни. Завдання i значення автоматизації. Ступені автоматизації. Складові частини автоматизації. Інформаційні роботи та маніпулятори, їхнє призначення та принципи побудови із застосуванням систем автоматизаціїї. Історія розвитку автоматики та автоматизації. Принципи регулювання.
Елементи автоматики та їхні функції. Вхідні та вихідні величини елементів автоматики.
Загальні характеристики елементів автоматики, їх означення. Режими роботи. Лінійні та нелінійні статичні елементи автоматики. Статичні, інтегральні та диференціальні елементи автоматики.
Динамічні характеристики елементів автоматики. Перехідна та імпульсна перехідна функції. Безінерційні та інерційні елементи автоматики. Зворотний зв'язок як одне з основних понять автоматики.
Тема 2. ОБ'ЄКТИ РЕГУЛЮВАННЯ ТА ЇХНІ ВЛАСТИВОСТІ.
Об'єкти автоматичного регулювання та їх властивості. Класифікація об'єктів регулювання.
Властивості об'єктів регулювання, їхні вхідні та вихідні величини. Ємність об'єкта регулювання - перша загальна властивість.
Самовирівнювання - друга загальна властивість об'єктів регулювання. Запізнення - третя загальна властивість об'єктів регулювання. Методи дослідження властивостей об'єктів регулювання.
Тема 3. АВТОМАТИЧНІ РЕГУЛЯТОРИ. ЗАКОНИ РЕГУЛЮВАННЯ.
Автоматичні регулятори. Класифікація регуляторів. Регулятори прямої дії. Статичний та астатичний автоматичні регулятори.
Принципові схеми деяких регуляторів прямої дії, їхня будова, елементи настроювання та принцип дії. Нелінійні (релейні) закони регулювання: двопозиційний та трипозиційний.
Лінійні закони регулювання. Рівняння лінійних законів регулювання. Пропорційні, інтегральні, пропорційно-інтегральні (ізодромні), пропорційно-диференціальні та пропорційно-інтегрально-диференціальні регулятори. Статичні та динамічні характеристики регуляторів, які реалізують лінійні закони регулювання. Приклади регуляторів, які реалізують лінійні закони регулювання, їхня будова та принцип роботи, елементи зміни завдання i параметрів настроювання.
Тема 4. ВПЛИВ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОБ'ЄКТА РЕГУЛЮВАННЯ I АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЯТОРА НА ХАРАКТЕР ПЕРЕХІДНОГО ПРОЦЕСУ В САР.
Вплив властивостей об'єкта регулювання на характер процесу регулювання. Вплив самовирівнювання на характер процесу регулювання. Вплив запізнення об'єкта регулювання на характер процесу регулювання.
Вплив властивостей автоматичного регулятора на характер процесу регулювання. Вплив зони нечутливості автоматичного регулятора на характер процесу регулювання. Вплив параметрів настроювання регулятора на характер процесу регулювання.
Тема 5. СПРОЩЕНІ МЕТОДИ СИНТЕЗУ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ.
Поняття про стійкість систем автоматичного регулювання. Показники якості регулювання технологічного параметра. Вибір основних елементів системи автоматичного регулювання технологічного параметра в об’єкті регулювання із відомими властивостями та значеннями параметрів об’єкта. Вибір типу автоматичного регулятора і розрахунок оптимальних значень параметрів його настроювання для заданого типового процесу регулювання.
Методи та критерії оцінювання: - письмові звіти з лабораторних робіт, усне опитування, розрахунково-графічна робота (40%);
- підсумковий контроль (контрольний захід, диф. залік): письмово-усна форма (60%).
Критерії оцінювання результатів навчання: 1. Поточний контроль (30 балів):
1.1. Повне відпрацювання всіх лабораторних робіт (5).
1.2. Оформлення згідно методичних вимог всіх звітів до лабораторних робіт (5).
1.3. Усний захист всіх лабораторних робіт (20).
2. Екзаменаційний контроль (70 балів):
2.1. Письмова компонента (50)
2.2. Усна компонента (20)
3. Разом за дисципліну (100 балів)
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Основи автоматики та автоматизації : навч. посібник / Є.Пістун, І.Стасюк. – 2-ге вид., змін. і допов. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2018. – 336 с.
2. Основи автоматики та автоматизації : навч. посібник / Є.Пістун, І.Стасюк. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2014. – 336 с.
3. Dorf R.C., Bishop R.H. Modern Control Systems. – Addison-Wesley, Menlo Park, CA, 1997.
4. Isidori A. Nonlinear control systems. 3d edition. Berlin-Springer-Verlag, 1995.
5. Khalil H.K. Nonlinear systems. 2nd edition. New Jersey: Prentice-Hall, 1996.
6. Marino R., Tomei P. Nonlinear control systems design. New Jersey: Prentice-Hall, 1995.
7. Tucker G.K., Wills D.M. A simplified technique of control system engineering (Graphical Methods of Understanding and Improving Process Control), 2-d ed., 19 Minneapolis-Honeywell Regulator Company Brown Instruments Division, Philadelphia, Pennsylvania. 1963.
8. Ellis G. Control system design guide. – Academic Press, San Diego, 2000.
9. Donald P. Eckman. Automatic Process Control. – John Wiley & Sons, Inc., New York, Chichester,1958.
10. Birnstiel H., Hirschleber A., Kathe H. und and. Lehrbuch der Automatisierungstechnik. – VEB Verlag Technik, Berlin, 1970.
11. Остапенко Ю.А. Ідентифікація та моделювання технологічних об’єктів керування: Підручник. – К.:Задруга, 1999. – 424 с.
12. Широкий Д.К., Куриленко О.Д. Оптимальні настройки промислових систем регулювання. – Київ: Вища школа, 1975. – 264 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).