Синтез цифрових систем керування
Спеціальність: Комп'ютеризовані системи управління та автоматика
Код дисципліни: 7.174.06.E.017
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Комп'ютеризовані системи автоматики
Лектор: Самотий В.В.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
- інтегральна компетентність: Здатність розв’язувати складні задачі і проблеми автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій у професійній діяльності та/або у процесі навчання, що передбачає проведення досліджень та/або провадження інноваційної діяльності та характеризується комплексністю та невизначеністю умов і вимог.
- загальні компетентності:
ЗК1. Здатність проведення досліджень на відповідному рівні.
ЗК3. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
- фахові компетентності:
СК4. Здатність аналізувати виробничо-технологічні системи і комплекси як об’єкти автоматизації, визначати способи та стратегії їх автоматизації та цифрової трансформації.
СК6. Здатність застосовувати сучасні методи теорії автоматичного керування для розроблення автоматизованих систем управління технологічними процесами та об’єктами.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
РН03. Застосовувати спеціалізовані концептуальні знання, що включають сучасні наукові здобутки, а також критичне осмислення сучасних проблем у сфері автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій для розв’язування складних задач професійної діяльності.
РН07. Аналізувати виробничо-технічні системи у певній галузі діяльності як об’єкти автоматизації і визначати стратегію їх автоматизації та цифрової трансформації.
РН08. Застосовувати сучасні математичні методи, методи теорії автоматичного керування, теорії надійності та системного аналізу для дослідження та створення систем автоматизації складними технологічними та організаційно-технічними об’єктами, кіберфізичних виробництв.
РН12. Збирати необхідну інформацію, використовуючи науково-технічну літературу, бази даних та інші джерела, аналізувати і оцінювати її.
Унаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
- структури цифрових систем керування та їх властивості;
- принципи аналого-дискретного перетворення вхідних сигналів та цифро-аналогового перетворення керуючих сигналів;
- математичний опис елементів цифрових систем керування;
- критерії якості цифрових систем керування.
- методи вибору періоду дискретності в системах з цифровими регуляторами.
- методи синтезу цифрових систем керування.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Супутні навчальні дисципліни:
- Інтелектуальні технології керування.
- Моделювання та оптимізація систем керування.
Короткий зміст навчальної програми: У навчальній дисципліні „Синтез цифрових систем керування” розглядаються теоретичні та практичні аспекти побудови цифрових систем керування. Мета викладання змістового модуля полягає в набутті студентами знань з теорії автоматичного керування, в області аналізу та синтезу цифрових систем.
Опис: 1. Теоретичні основи побудови і характеристики автоматичних систем з цифровими регуляторами. Структура цифрової системи керування та її властивості. Аналого-дискретне перетворення вхідних сигналів. Цифро-аналогове перетворення керуючого сигналу
2. Математичний опис цифрового обчислювального пристрою. Аналіз одноконтурної цифрової системи регулювання. Критерії якості цифрових систем
3. Неперервна модель цифрової системи. Еквівалентний цифровому неперервний регулятор. Структура і характеристики неперервної системи, еквівалентної цифровій.
4. Багатоканальне цифрове регулювання. Функціональна схема цифрової системи керування багатовимірним об’єктом
5. Вибір періоду дискретності в системах з цифровими регуляторами. Фактори, що впливають на вибір періоду дискретності. Вплив значення періоду дискретності на характеристики цифрової системи
6. Фільтрація сигналів у цифрових системах керування. Цифрові фільтри низької частоти. Цифрові фільтри високої частоти. Аліасний ефект.
7. Дискретні алгоритми регулювання. Дискретизація неперервних алгоритмів регулювання в часовій області. Дискретні ПІ- та ідеалізовані ПІД-алгоритми. Дискретний класичний ПІД-алгоритм з реальною диференційною складовою.
8. Диференціальна форма дискретних алгоритмів. Дискретні ПІД-алгоритми в інкрементній формі. Інкрементні дискретні ПІ-алгоритми
9. Передавальні функції та характеристики дискретних алгоритмів. Методи дискретизації алгоритмів заданих в операторній формі.
10. Обґрунтування оптимальної структури дискретних алгоритмів регулювання. Пропорційна складова. Інтегральна складова дискретних ПІ- та ПІД-алгоритмів. Дискретизація диференціальних складових ПД- та ПІД-алгоритмів. Оптимальні структури дискретних ПІ-, ПД- та ПІД-алгоритмів. Перехідні характеристики дискретних алгоритмів. Програмна реалізація дискретних алгоритмів регулювання
Методи та критерії оцінювання: Методи оцінювання рівня досягнення здобувачем результатів навчання передбачають:
1. Поточний контроль роботи здобувача:
– тестове опитування;
– індивідуальне усне опитування на практичних заняттях;
– виконання практичних робіт та їх захист.
2. Підсумковий (екзаменаційний) контроль:
Складання екзаменаційного контролю передбачає виконання письмової та усної компонент.
Письмова компонента включає завдання трьох рівнів складності:
– завдання 1-го рівня – тестові завдання;
– завдання 2-го рівня – розкриття змісту понять та визначень;
– завдання 3-го рівня – повний розгорнутий виклад поставленого питання.
Критерії оцінювання результатів навчання: Критеріями оцінювання результатів навчання є:
– характер засвоєння вже відомого знання (рівень усвідомлення, міцність запам'ятовування, обсяг, повнота і точність знань);
– якість виявленого студентом знання, логіка мислення, аргументація, послідовність і самостійність викладу, культура мовлення;
– ступінь оволодіння вже відомими способами діяльності, уміннями і навичками застосування засвоєних знань на практиці;
– оволодіння досвідом творчої діяльності;
– якість виконання роботи (зовнішнє оформлення, темп виконання, ретельність).
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. Комп'ютеризовані системи керування. Монографія. / Ковела. І.М., Древецький В.В., Ковела С.І. – Рівне: Овід, 2017. –672с.
2. Ковела І.М. Цифрові системи керування. Конспект лекцій, Львів, 2010.
3. Ельперін І.В. Промислові контролери. Конспект лекцій, Київ НУХТ, 2007.
4. Єсаулов С. М. Аналіз, синтез і проектування цифрових систем керування : навч. посібник / С. М. Єсаулов, О. Ф. Бабічева ; Харків. нац. ун ім. О. М. Бекетова, 2018. – 146 с.
5. Електронний навчально методичний комплекс «Синтез цифрових систем керування», https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=4311
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).
Синтез цифрових систем керування (курсова робота)
Спеціальність: Комп'ютеризовані системи управління та автоматика
Код дисципліни: 7.174.06.E.018
Кількість кредитів: 2.00
Кафедра: Комп'ютеризовані системи автоматики
Лектор: Самотий В.В.
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
- інтегральна компетентність: Здатність розв’язувати складні задачі і проблеми автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій у професійній діяльності та/або у процесі навчання, що передбачає проведення досліджень та/або провадження інноваційної діяльності та характеризується комплексністю та невизначеністю умов і вимог.
- загальні компетентності:
ЗК1. Здатність проведення досліджень на відповідному рівні.
ЗК3. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
- фахові компетентності:
СК4. Здатність аналізувати виробничо-технологічні системи і комплекси як об’єкти автоматизації, визначати способи та стратегії їх автоматизації та цифрової трансформації.
СК6. Здатність застосовувати сучасні методи теорії автоматичного керування для розроблення автоматизованих систем управління технологічними процесами та об’єктами.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі програмні результати навчання:
РН03. Застосовувати спеціалізовані концептуальні знання, що включають сучасні наукові здобутки, а також критичне осмислення сучасних проблем у сфері автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій для розв’язування складних задач професійної діяльності.
РН07. Аналізувати виробничо-технічні системи у певній галузі діяльності як об’єкти автоматизації і визначати стратегію їх автоматизації та цифрової трансформації.
РН08. Застосовувати сучасні математичні методи, методи теорії автоматичного керування, теорії надійності та системного аналізу для дослідження та створення систем автоматизації складними технологічними та організаційно-технічними об’єктами, кіберфізичних виробництв.
РН12. Збирати необхідну інформацію, використовуючи науково-технічну літературу, бази даних та інші джерела, аналізувати і оцінювати її.
Унаслідок вивчення навчальної дисципліни студент повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
- структури цифрових систем керування та їх властивості;
- принципи аналого-дискретного перетворення вхідних сигналів та цифро-аналогового перетворення керуючих сигналів;
- математичний опис елементів цифрових систем керування;
- критерії якості цифрових систем керування.
- методи вибору періоду дискретності в системах з цифровими регуляторами.
- методи синтезу цифрових систем керування.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Супутні навчальні дисципліни:
- Інтелектуальні технології керування.
- Моделювання та оптимізація систем керування.
Короткий зміст навчальної програми: У навчальній дисципліні „Синтез цифрових систем керування (КР)” розглядаються теоретичні та практичні аспекти синтезу автоматичних систем з цифровими регуляторами за методом багатокритеріальної параметричної оптимізації.
Опис: Функціональна та структурна схеми цифрової авто-матичної системи регулювання
Параметричний синтез ЦСК
Зміст курсової роботи
Теми і варіанти завдань на курсову роботу
Методи та критерії оцінювання: Заліковий контроль.
Методи оцінювання знань: захист курсової роботи
Критерії оцінювання результатів навчання: Критеріями оцінювання результатів навчання є:
– характер засвоєння вже відомого знання (рівень усвідомлення, міцність запам'ятовування, обсяг, повнота і точність знань);
– якість виявленого студентом знання, логіка мислення, аргументація, послідовність і самостійність викладу, культура мовлення;
– ступінь оволодіння вже відомими способами діяльності, уміннями і навичками застосування засвоєних знань на практиці;
– оволодіння досвідом творчої діяльності;
– якість виконання роботи (зовнішнє оформлення, темп виконання, ретельність).
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. Комп'ютеризовані системи керування. Монографія. / Ковела. І.М., Древецький В.В., Ковела С.І. – Рівне: Овід, 2017. –672с.
2. Ковела І.М. Цифрові системи керування. Конспект лекцій, Львів, 2010.
3. Ельперін І.В. Промислові контролери. Конспект лекцій, Київ НУХТ, 2007.
4. Єсаулов С. М. Аналіз, синтез і проектування цифрових систем керування : навч. посібник / С. М. Єсаулов, О. Ф. Бабічева ; Харків. нац. ун ім. О. М. Бекетова, 2018. – 146 с.
5. Електронний навчально методичний комплекс «Синтез цифрових систем керування», https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=4311
6. Методичні вказівки до виконання курсової роботи
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).