Основи автоматики та автоматизації
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.174.00.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: У навчальній дисципліні „Основи автоматики та автоматизації” розглядаються та вивчаються основні принципи побудови систем автоматичного регулювання та керування. Висвітлюються основні етапи розвитку техніки автоматизації. Подаються відомості про функційне призначення та статичні і динамічні характеристики елементів систем автоматичного регулювання та керування. Розглядається класифікація автоматичних регуляторів за законом регулювання та іншими спільними ознаками. Вивчається будова і робота регуляторів прямої дії та ізодромних регуляторів. Розглядаються основні властивості об’єктів регулювання та вплив кожної з цих властивостей на характер перехідного процесу у системі автоматичного регулювання. Вивчається вплив властивостей та параметрів настроювання автоматичного регулятора на характер процесу регулювання. Подаються відомості про спрощені інженерні методи вибору автоматичного регулятора для конкретного об’єкта регулювання із заданими його властивостями та кількісною їхньою оцінкою і розрахунку параметрів настроювання вибраного регулятора, за яких забезпечуються задані показники якості процесу 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 - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
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).