РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

"Ростовский государственный университет путей сообщения"

(ФГБОУ ВО РГУПС)

  УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе - начальник учебно-методического управления М.А. Кравченко

30.06.2019 г.
"Для размещения в ЭИОС настоящая РПД подписана
с использованием простой электронной подписи"

Кафедра "Электрические машины и аппараты"

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

ДИСЦИПЛИНЫ

1Б.В.ДВ "Оптимальное управление тяговым электроприводом"

по Учебному плану

в соответствии с ФГОС ВО 3+ по направлению подготовки

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Программа прикладного бакалавриата

Электромеханика

Квалификация выпускника "Бакалавр"

Ростов-на-Дону

2019 г.

 



 






Автор-составитель д.т.н., доц. Колпахчьян Павел Григорьевич предлагает настоящую Рабочую программу дисциплины 1Б.В.ДВ "Оптимальное управление тяговым электроприводом" в качестве материала для проектирования Образовательной программы РГУПС и осуществления учебно-воспитательного процесса по федеральному государственному образовательному стандарту высшего образования.

Рабочая программа дисциплины рассмотрена на кафедре "Электрические машины и аппараты".





Экспертизу Рабочей программы дисциплины провел(а):

д.т.н., доц. Лобов Борис Николаевич, Профессор, ФГБОУ ВПО ЮРГПУ(НПИ) имени М.И. Платова.





Рекомендуемое имя и тип файла документа:
1БВДВ_Оптимальное у т э_Б_13.03.02_во_7_ЭМА_п35417_40925.doc


Наименование, цель и задача дисциплины

Дисциплина "Оптимальное управление тяговым электроприводом".

Учебный план по Образовательной программе утвержден на заседании Ученого совета университета от 09.08.2017 № 15.

Целью дисциплины "Оптимальное управление тяговым электроприводом" является расширение и углубление подготовки в составе других базовых дисциплин блока "Блок 1 - Дисциплины (модули)" Образовательной программы в соответствии с требованиями, установленными федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования для формирования у выпускника профессиональных, дополнительных профессиональных компетенций, способствующих решению профессиональных задач в соответствии с видами профессиональной деятельности, предусмотренными учебным планом и профилем подготовки "Электромеханика".

Для достижения цели поставлены задачи ведения дисциплины:

подготовка обучающегося по разработанной в университете Образовательной программе к успешной аттестации планируемых результатов освоения дисциплины;

подготовка обучающегося к освоению дисциплин "Мастер-класс по электрическому приводу", "Мастер-класс профильной направленности", "Тяговые электрические машины";

развитие социально-воспитательного компонента учебного процесса.


Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения Образовательной программы

Планируемый результат освоения дисциплины Планируемый результат освоения Образовательной программы

Знает: методики обоснования проектных решений в области электрических машин

Умеет: выполнять работы по обоснованию проектных решений в области электрических машин

Имеет навыки: навыками проведения обоснования результатов проектных решений в области электрических машин

ПК-4 - способностью проводить обоснование проектных решений

Знает: методы расчетов параметров электрических машин и аппаратов.

Умеет: выполнять расчеты параметров электрических машин и аппаратов.

Имеет навыки: навыками проведения расчетов в области электрических машин

ДПК-1 - способность к освоению принципов работы и расчету параметров электрических машин и аппаратов, применяемых в электромеханических системах железнодорожного транспорта и других отраслей промышленности

Место дисциплины 1Б.В.ДВ "Оптимальное управление тяговым электроприводом" в структуре Образовательной программы

Дисциплина отнесена к Блоку 1Б Образовательной программы. Дисциплина является дисциплиной по выбору обучающегося (В.ДВ).

Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям обучающегося, необходимым для изучения данной дисциплины, соответствуют требованиям по результатам освоения предшествующих дисциплин : "Математика", "Физика", "Электрический привод".

Нормативный срок освоения Образовательной программы по очной форме обучения – 4 года. Наименование формы и срока обучения из базы данных РГУПС (вид обучения): 4 года очное бакалавриат.

Обозначения-аббревиатуры учебных групп, для которых данная дисциплина актуальна: ЭМБ, ЭМэ.

Дисциплина реализуется в 7 семестре.

Объем дисциплины в зачетных единицах с указанием количества академических часов, выделенных на контактную работу обучающихся с преподавателем (по видам учебных занятий) и на самостоятельную работу обучающихся

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Общая трудоемкость данной дисциплины 6 зачетных единиц (216 часов), в том числе контактная работа обучающегося с преподавателем (КРОП) с учетом ИЗ и КСР 87 часов.

Виды учебной работы Всего часов КРОП, часов Число часов в семестре
7
Аудиторные занятия всего и в т.ч. 80 80 80
Лекции (Лек) 32 32 32
Лабораторные работы (Лаб) 16 16 16
Практические, семинары (Пр) 32 32 32
Индивидуальные занятия (ИЗ),
контроль самостоятельной работы (КСР)
7 7 7
Самостоятельная работа (СРС), всего и в т.ч. 93   93
Контрольная работа (К)      
Реферат (Р)      
Расчетно-графическая работа (РГР)      
Курсовая работа (КР)      
Курсовой проект (КП)      
Самоподготовка 93   93
Контроль, всего и в т.ч. 36   36
Экзамен (Экз) 36   36
Зачет (За)      
Общая трудоемкость, часы 216 87 216
Зачетные единицы (ЗЕТ) 6   6

Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий

Содержание дисциплины

Семестр № 7

1. Преобразователи постоянного напряжения в переменное -автономные инверторы. (Компетенция/и ПК-4)

1.1. Инверторы тока.

1.2. Резонансные инверторы.

1.3. Инверторы напряжения.

2. Регуляторы переменного напряжения. (Компетенция/и ПК-4)

2.1. Классификация регуляторов переменного напряжения.

2.2. Регуляторы с фазовым способом регулирования.

2.3. Регуляторы с вольтодобавкой.

2.4. Регуляторы с широтно-импульсным способом регулирования.

2.5. Повышающе-понижающие регуляторы (регуляторы с коэффициентом преобразования по напряжению.

3. Преобразователи переменного тока в переменный - преобразователи частоты. (Компетенция/и ДПК-1)

3.1. Непосредственные преобразователи частоты на вентилях с неполным управлением.

3.2. Непосредственные преобразователи частоты на вентилях с полным управлением и циклическим методом.

3.3. Непосредственные преобразователи частоты с коэффициентом преобразования по напряжению.

4. Вентильные компенсаторы неактивных составляющих полной мощности. (Компетенция/и ДПК-1)

4.1. Компенсаторы реактивной мощности.

4.2. Компенсаторы мощности искажений - активные фильтры.


Отведенное количество часов по видам учебных занятий и работы

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Номер раздела данной дисциплины Трудоемкость в часах по видам занятий
Лекции Практические занятия, семинары Лабораторные работы Самоподготовка
1 8 8 4 21
2 8 8 4 26
3 8 8 4 25
4 8 8 4 21
Итого 32 32 16 93
В т.ч. по интерактивным формам   8    

Лабораторный практикум

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Номер раздела данной дисциплины Наименование лабораторных работ Трудоемкость аудиторной работы, часы
Семестр № 7
1 Анализ устойчивости и коррекция САР в среде ПК "МВТУ" по частотным характеристикам и по полюсам 4
2 Анализ в среде ПК "МВТУ" динамических систем, заданных в форме коши и в переменных состояния 4
3 Динамические системы с запаздыванием. Исследование известных динамических задач методами структурного моделирования в среде ПК "МВТУ" 4
4 Реализация точных методов анализа устойчивости нелинейных динамических систем в среде ПК “МВТУ” 4

Практические занятия (семинары)

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Номер раздела данной дисциплины Наименование (тематика) практических работ, семинаров Трудоемкость аудиторной работы, часы
Семестр № 7
1 Исследование электропривода с панелью управления ПДУ 2506. 8
2 Исследование электропривода с нереверсивным магнитным пускателем 8
3 Исследование пуска электропривода (ДПТ) в функции времени 8
4 Исследование пуска электропривода (ДПТ) в функции тока 8

Самостоятельное изучение учебного материала (самоподготовка)

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Номер раздела данной дисциплины Наименование тем, вопросов, вынесенных для самостоятельного изучения Трудоемкость внеаудиторной работы, часы
Семестр № 7
1 Асинхронный электропривод с регулированием напряжения на статоре. Функциональная схема асинхронного двигателя с регулированием напряжения на статоре, возможности, механические и электромеханические характеристики, регулировочные характеристики, зависимости выходного напряжения от его углов и нагрузки, перегрузочная способность. 21
2 Системы скалярного управления частотно-регулируемого асинхронного двигателя. Частотное управление, частотно-токовое управление, разомкнутые системы управления, замкнутые системы частотного управления, системы частотно-токового управления. 26
3 Особенности оптимизации следящих электроприводов с детерминированными и стохастическими воздействиями. Схема одноконтурного СЭП - особенности оптимизации. Схема двухдвигательной СЭП- особенности оптимизации. 25
4 Общая характеристика позиционных и следящих электроприводов и их системы управления. Режимы позиционирования и слежения. Позиционирование. Следящий электропривод, назначение, автосопровождение, рассогласование, ошибка, функциональная схема с программным управлением, схемы измерителей. 21

Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Колпахчьян П.Г. «Исследование управления динамических систем», методические указания по лабораторным/ П.Г. Колпахчьян, А.Е.Кочин, М.С. Подберезная; Рост. гос. ун-т путей сообщения. – Ростов н/Д, 2014. – 80 с.: ил. ЭБС РГУПС

Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине

Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения Образовательной программы

Компетенция Указание (+) этапа формирования в процессе освоения ОП (семестр)
7
ПК-4 +
ДПК-1 +

Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их формирования

Компе-
тенция
Этап
формирования
ОП (семестр)
Показатель оценивания Критерий оценивания
ПК-4 7 Балльная оценка на экзамене - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
Выполненная лабораторная работа - правильность выполнения заданий.
ДПК-1 7 Балльная оценка на экзамене - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
Выполненная лабораторная работа - правильность выполнения заданий.

Описание шкал оценивания компетенций

Значение оценки Уровень освоения компетенции Шкала оценивания (для аттестационной ведомости, зачетной книжки, документа об образования) Шкала оценивания (процент верных при проведении тестирования)
Балльная оценка - "удовлетворительно". Пороговый Оценка «удовлетворительно» выставляется обучающемуся, который имеет знания только основного материала, но не усвоил его деталей, допускает неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушения последовательности изложения программного материала и испытывает трудности в выполнении практических навыков. От 40% до 59%
Балльная оценка - "хорошо". Базовый Оценка «хорошо» выставляется обучающемуся, твердо знающему программный материал, грамотно и по существу его излагающему, который не допускает существенных неточностей в ответе, правильно применяет теоретические положения при решении практических работ и задач, владеет необходимыми навыками и приемами их выполнения. От 60% до 84%
Балльная оценка - "отлично". Высокий Оценка «отлично» выставляется обучающемуся, глубоко и прочно усвоившему программный материал, исчерпывающе, последовательно, грамотно и логически стройно его излагающему, в ответе которого тесно увязываются теория с практикой. При этом обучающийся не затрудняется с ответом при видоизменении задания, показывает знакомство с литературой, правильно обосновывает ответ, владеет разносторонними навыками и приемами практического выполнения практических работ. От 85% до 100%
Дуальная оценка - "зачтено". Пороговый, Базовый, Высокий Оценка «зачтено» выставляется обучающемуся, который имеет знания, умения и навыки, не ниже знания только основного материала, может не освоить его детали, допускать неточности, недостаточно правильные формулировки, нарушения последовательности изложения программного материала и испытывает трудности в выполнении практических навыков. От 40% до 100%
Балльная оценка - "неудовлетворительно", Дуальная оценка - "не зачтено". Не достигнут Оценка «неудовлетворительно, не зачтено» выставляется обучающемуся, который не знает значительной части программного материала, допускает ошибки, неуверенно выполняет или не выполняет практические работы. От 0% до 39%

Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы

Типовые контрольные задания

Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрено.


Контрольные работы, расчетно-графические работы, рефераты

Не предусмотрено.


Перечни сопоставленных с ожидаемыми результатами освоения дисциплины вопросов (задач):

Экзамен. Семестр № 7

Вопросы для оценки результата освоения "Знать":

1) Назначение систем управления тяговыми электроприводами.
2) Функциональное назначение системы управления тяговым электроприводом.
3) Классификация систем управления тяговыми электроприводами.
4) Замкнутые системы управления тяговыми электроприводами.
5) Незамкнутые системы управления тяговыми электроприводами.
6) Виды обратной связи в системах управления тяговыми электроприводами.
7) Показатели качества управления тяговым электроприводом.
8) Релейно-контакторные системы управления и их функциональный состав.
9) Задачи релейно-контакторных систем управления, их быстродействие, достоинства и недостатки, функциональная часть.
10) Принципы управления и типовые узлы в релейно-контакторных систем управления.
11) Динамическое торможение, пуск по принципу тока и скорости, схема узла торможения противовключением по принципу времени и тока при использовании релейно-контакторных систем управления.
12) Аварийные режимы работы тягового электропривода и средства защиты от них.
13) Общая характеристика и метод синтеза дискретных логических систем управления тяговыми электроприводами.
14) Дискретные схемы программного управления в многопозиционных электроприводах.
15) Логические системы управления на основе программируемой логической матрицы, логические системы управления на основе аппаратного контроллера, логические системы управления на основе программируемого логического контроллера.
16) Непрерывные системы управления в тяговых электроприводах.
17) Структура и алгоритмы фаззи-управления.
18) Модальное управление. Общая характеристика модального управления. Переменное состояние, матрица модального управления.
19) Системы управления с подчиненным регулированием координат. Модульный оптимум, симметричный оптимум.
20) Управление синхронным двигателем в схеме вентильного двигателя.

Вопросы для оценки результата освоения "Уметь":

1) Определять показатели качества переходных процессов в тяговом электроприводе.
2) Определять запасы устойчивости в системах управления тяговым электроприводом.
3) Составлять электрические схемы релейно-контакторных систем управления.
4) Составлять схемы защиты элементов тягового электропривода.
5) Выполнять синтез логических систем управления тяговыми электроприводами методами типовых узлов, композиции, декомпозиции.
6) Выполнять синтез дискретных систем управления электроприводами
7) Применять булеву алгебру, алгоритмы реализации, нечеткую логику, функцию усреднения (синтез).
8) Определять параметры регуляторов систем автоматического регулирования тяговыми электроприводами.
9) Выполнять расчет энергетических показателей тяговых электроприводов при различных принципах функционирования систем автоматического регулирования
10) Определять тип системы автоматического регулирования тяговым электроприводом в зависимости от вида электроподвижного состава и задач регулирования.

Вопросы для оценки результата освоения "Иметь навыки":

1) Методами составления дискретных схем программного управления в многопозиционных электроприводах.

2) Способом векторного представления переменных, логическими функциями переходов и выходов переменных.

3) Методами анализа процессов в релейно-контакторных системах управления.

4) Методами анализа процессов в аварийных режимах работы тягового электропривода.

5) Методами анализа с использованием циклограмм и структурных формул булевой алгебры.

6) Методами построение дискретных систем на основе микросхем (программируемые логические матрицы, аппаратный контроллер, программируемый логический контроллер).

7) Методами синтеза модального регулятора тягового электропривода.

8) Методами синтеза наблюдающих устройств в системах управления тяговым электроприводом (модальные регуляторы, матрица, редуцированное наблюдающее устройство).

9) Методами выбора силовых исполнительных элементов в системах автоматического регулирования тяговым электроприводом.

10) Способами оценки тягово-энергетических характеристик тягового электропривода при решении задач синтеза системы автоматического регулирования.


Методические материалы, определяющие процедуру оценивания знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций

№ п/п Библиографическое описание
1 Методические указания, определяющие процедуру оценивания знаний, умений, навыков, характеризующих этапы формирования компетенций. Ресурс ЦМКО РГУПС.

Для каждого результата обучения по дисциплине определены

Показатели и критерии оценивания сформированности компетенций на различных этапах их формирования

Резуль-
тат
обуче-
ния
Компе-
тенция
Этап
формиро-вания в
процессе
освоения
ОП
(семестр)
Этапы
формирования
компетенции
при изучении
дисциплины
(раздел
дисциплины)
Показатель
сформиро-
ванности
компетенции
Критерий
оценивания
Знает, Умеет, Имеет навыки ПК-4 7 1, 2 Балльная оценка на экзамене - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
1, 2 Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
1, 2 Выполненная лабораторная работа - правильность выполнения заданий.
Знает, Умеет, Имеет навыки ДПК-1 7 3, 4 Балльная оценка на экзамене - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
3, 4 Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
3, 4 Выполненная лабораторная работа - правильность выполнения заданий.

Шкалы и процедуры оценивания

Значение оценки Уровень
освоения
компетенции
Шкала оценивания
(для аттестационной
ведомости, зачетной
книжки, документа
об образовании)
Процедура оценивания
Балльная оценка -
"отлично",
"хорошо",
"удовлетворительно".
Дуальная оценка -
"зачтено".
Пороговый, Базовый, Высокий В соответствии со шкалой оценивания в разделе РПД "Описание шкал оценивания компетенций" Экзамен (письменно-устный).
Выполнение практического задания в аудитории.
Выполнение лабораторной работы (подготовка отчета).
Балльная оценка -
"неудовлетворительно".
Дуальная оценка -
"не зачтено".
Не достигнут

Перечень основной и дополнительной учебной литературы, необходимой для освоения дисциплины

Основная литература

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Зиновьев, Г. С. Силовая электроника в 2 ч. Часть 2 : учебное пособие для бакалавров / Г. С. Зиновьев. — 5-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 285 с. — (Серия : Бакалавр. Академический курс). — ISBN 978-5-9916-7631-1. Наличие в ЭБС: ЭБС "URAIT" ЭБС Юрайт

Дополнительная литература

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Симаков Г.М. Цифровые устройства и микропроцессоры в автоматизированном электроприводе [Электронный ресурс]: Учебное пособие/ Симаков Г.М., Панкрац Ю.В. - Электрон. текстовые данные.— Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет, 2013. ЭБС IRP-books Наличие в ЭБС: ЭБС "IPRBooks" ЭБС IPRBooks
2 Аверченков В.И. Основы математического моделирования технических систем [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Аверченков В.И., Федоров В.П., Хейфец М.Л.— Электрон. текстовые данные.— Брянск: Брянский государственный технический университет, 2012.— 271 c.— Режим доступа: ЭБС IPRBooks
3 Гиоев, З. Г. Обнаружение дефектов в элементах и узлах тяговых агрегатов локомотивов методами неразрушающего контроля [Текст] : учеб. пособие к практическим и лабораторным работам / З. Г. Гиоев ; ФГБОУ ВПО РГУПС. - Ростов н/Д : [б. и.], 2015. - 87 с. : ил., табл. ЭБС РГУПС
4 Гиоев, З. Г. Методические указания к лабораторным работам по тяговым электрическим машинам [Текст] : методические указания. Ч. 1 / З. Г. Гиоев ; РГУПС. - Ростов н/Д : [б. и.], 2015. - 35 с. : ил., табл. + ЭР НТБ Наличие в НТБ: 15 шт. ЭБС РГУПС

Электронные образовательные ресурсы в сети "Интернет"

№ п/п Адрес в Интернете, наименование
1 http://rgups.ru/. Ресурс ЭИОС РГУПС
2 http://www.iprbookshop.ru/. Электронно-библиотечная система "IPRBooks"
3 https://www.biblio-online.ru/. Электронно-библиотечная система "Юрайт"
4 http://www.umczdt.ru/. Электронная библиотека "УМЦ ЖДТ"
5 http://jirbis2.rgups.ru/jirbis2/. Электронно-библиотечная система РГУПС
6 https://rgups.public.ru/. Электронная библиотека "public.ru"

Профессиональные базы данных и информационно-справочные системы

№ п/п Адрес в Интернете, наименование
1 http://www.glossary.ru/. Глоссарий.ру (служба тематических толковых словарей)
2 http://www.consultant.ru/. КонсультантПлюс

Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Колпахчьян П.Г. Учебно-наглядное пособие - тематические иллюстрации по дисциплине "Оптимальное управление тяговым электроприводом". РГУПС. - Ростов н/Д, 2019. ЭИОС РГУПС
2 Симаков, Г. М. Автоматизированный электропривод в современных технологиях [Электронный ресурс] : учебное пособие / Г. М. Симаков. — Электрон. текстовые данные. — Новосибирск : Новосибирский государственный технический университет, 2014. — 103 c. — 978-5-7782-2400-1. ЭБС IPRBooks

Перечень информационных технологий, включая перечень ПО и информационных справочных систем

№ п/п Наименование Произ-
во
1 Операционная система ОС Microsoft Windows. Офисное программное обеспечение Microsoft Office. Общесистемное ПО Acrobat Reader. И
2 ПК "МВТУ" О

О - программное обеспечение отечественного производства

И - импортное программное обеспечение


Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Помещения(аудитории):

учебные аудитории для проведения учебных занятий;

помещения для самостоятельной работы.

Для изучения настоящей дисциплины в зависимости от видов занятий используется:

Учебная мебель;

Технические средства обучения (включая стационарный либо переносной набор демонстрационного оборудования);

Персональные компьютеры.

Самостоятельная работа обучающихся обеспечивается компьютерной техникой с возможностью подключения к сети "Интернет" и ЭИОС.


"____" _________________20___г.


Код РПД: 40925.