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.Ф "Теория автоматического управления"

по Учебному плану

бакалавриата по направлению подготовки

13.03.02 Электроэнергетика и электротехника

Профильная направленность

Электромеханика

Квалификация выпускника "Бакалавр", ФГОС ВО 3++

Ростов-на-Дону

2019 г.

 



 






Автор-составитель к.т.н. Шайхиев Алексей Рифкатович предлагает настоящую Рабочую программу дисциплины 1Б.Ф "Теория автоматического управления" 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:
1БФ_Теория а у_Б_13.03.02_во_6_ЭМА_п40994_и47843.doc


Наименование, цель и задача дисциплины

Дисциплина "Теория автоматического управления".

Учебный план по Образовательной программе утвержден на заседании Ученого совета университета от 29.03.2019 № 10.

Целью дисциплины "Теория автоматического управления" является подготовка в составе других дисциплин блока "Блок 1 - Дисциплины (модули)" Образовательной программы в соответствии с требованиями, установленными федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования для формирования у выпускника общепрофессиональных компетенций, способствующих решению профессиональных задач в соответствии с типом задач профессиональной деятельности, предусмотренным учебным планом и профильной направленностью "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 дисциплины "Электрические и электронные аппараты";

подготовка обучающегося к защите выпускной квалификационной работы;

развитие социально-воспитательного компонента учебного процесса.


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

Планируемые результаты обучения по дисциплине Установленные ОП компетенции и индикаторы их достижения
ОПК-2 - Способен применять соответствующий физико-математический аппарат, методы анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования при решении профессиональных задач

Знает: Математический аппараты для численных методов

Умеет: Использовать методы анализа и моделирования численным методом математического аппарата

Имеет навыки: Использует на практики численные методы для проектирования математического аппарата

Индикатор:
ОПК-2.4 - Применяет математический аппарат численных методов

Знает: Физические явления и законы механики, термодинамики, электричества и магнетизма

Умеет: Применять законы механики, термодинамики, электричества и магнетизма

Имеет навыки: Практически использует физические явления и законы механики, термодинамики, электричества и магнетизма

Индикатор:
ОПК-2.5 - Демонстрирует понимание физических явлений и применяет законы механики, термодинамики, электричества и магнетизма

Место дисциплины 1Б.Ф "Теория автоматического управления" в структуре Образовательной программы

Дисциплина отнесена к Блоку 1Б Образовательной программы. Дисциплина входит в состав части, формируемой участниками образовательных отношений (Ф).

Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям обучающегося, необходимым для изучения данной дисциплины, соответствуют требованиям по результатам освоения предшествующих дисциплин : "Теоретические основы электротехники", "Электрические машины".

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.

Обозначение-аббревиатура учебных групп, для которых данная дисциплина актуальна: .

Дисциплина реализуется в 6 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 4 зачетные единицы (144 часа), в том числе контактная работа обучающегося с преподавателем (КРОП) 36 часов.

Виды учебной работы Всего часов КРОП, часов Число часов в семестре
6
Аудиторные занятия всего и в т.ч. 36 36 36
Лекции (Лек) 12 12 12
Лабораторные работы (Лаб) 12 12 12
Практические, семинары (Пр) 12 12 12
       
Самостоятельная работа (СРС), всего и в т.ч. 99   99
Контрольная работа (К)      
Реферат (Р)      
Расчетно-графическая работа (РГР)      
Курсовая работа (КР)      
Курсовой проект (КП)      
Самоподготовка 99   99
Контроль, всего и в т.ч. 9   9
Экзамен (Экз)      
Зачет (За) 9   9
Общая трудоемкость, часы 144 36 144
Зачетные единицы (ЗЕТ) 4   4

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

Содержание дисциплины

Семестр № 6

1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. (Компетенция/и ОПК-2)

1.1. Автоматическое управление.

1.2. Примеры систем автоматического управления.

1.3. Обобщённая структура автоматической системы.

1.4. Математическая модель автоматической системы.

1.5. Классификация систем автоматического управления.

2. ОБЫКНОВЕННЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. (Компетенция/и ОПК-2)

2.1. Понятие обыкновенной линейной систем.

2.2. Линеаризация дифференциального уравнения системы.

2.3. Преобразование Лапласа.

2.4. Свойства преобразования Лапласа.

2.5. Передаточная функция.

3. УСТОЙЧИВОСТЬ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. (Компетенция/и ОПК-2)

3.1. Понятие устойчивости.

3.2. Условия устойчивости системы автоматического управления.

3.3. Теоремы Ляпунова об устойчивости линейной системы.

3.4. Критерии устойчивости системы.

4. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. (Компетенция/и ОПК-2)

4.1. Промышленные регуляторы.

4.2. Настройка промышленных регуляторов.

4.3. Управление по возмущению.

4.4. Многосвязные системы регулирования.


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 3 6 3 31
2 3 6 3 20
3 3   3 23
4 3   3 25
Итого 12 12 12 99
В т.ч. по интерактивным формам   4    

Лабораторный практикум

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Номер раздела данной дисциплины Наименование лабораторных работ Трудоемкость аудиторной работы, часы
Семестр № 6
1 Моделирование САР с использованием ПК МВТУ 3
2 Простейшая одноконтурная система управления 3
3 Критерии устойчивости линейных САУ 3
4 Оптимизация параметров линейной САР 3

Практические занятия (семинары)

Вид обучения: 4 года очное бакалавриат

Номер раздела данной дисциплины Наименование (тематика) практических работ, семинаров Трудоемкость аудиторной работы, часы
Семестр № 6
1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЗВЕНЬЕВ 6
2 СОЕДИНЕНИЯ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЗВЕНЬЕВ 6

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 № 6
1 Структурный метод описания САУ 9
Способы автоматического управления. 15
Задачи теории автоматического управления. 7
2 Форма записи линеаризованных дифференциальных уравнений. 9
Передаточная функция соединений структурных звеньев. 7
Построение частотных характеристик системы. 4
3 Построение области устойчивости системы методом D-разбиения. 11
Структурная устойчивость систем 12
4 Особенности реализации промышленных регуляторов. 7
Комбинированное управление. 8
Обеспечение автономности управления. 10

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)
6
ОПК-2 +

Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их формирования

Компе-
тенция
Этап
формирования
ОП (семестр)
Показатель оценивания Критерий оценивания
ОПК-2 6 Дуальная оценка на зачете - 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):

Зачет. Семестр № 6

Вопросы для оценки результата освоения "Знать":

1)Основные причины, обуславливающие появление автоматических регуляторов и систем.
2)Этапы развития автоматического управления. 3)Основные функциональные элементы системы управления.
4)Принципы управления, используемые в автоматических системах.
5)Основные признаки классификации автоматических систем.
6)Определение статической и астатической систем.
7)Различия между статическим и астатическим регулированием.
8)Размерность коэффициента усиления астатической системы.
9)Определение передаточной функции.
10)Типовые динамические звенья.
11)Дифференциальные уравнения и передаточные функции типовых динамических звеньев.
12)Частотные характеристики.
13)Свойства статических систем.
14)Структурные схемы, преобразования структурных схем.
15)Свойства пропорционального звена.
16)Интегрирующее и идеальное дифференцирующее звенья.
17)Показатели качества переходного процесса.
18)Апериодическое звено первого порядка.
19)Условия управляемости и наблюдаемости динамических систем.
20)Свойства систем позиционирования.
21)Апериодическое звено второго порядка.
22)Колебательное звено.
23)Устойчивость линейных систем, общее условие устойчивости.
24)Анализ точности в линейных системах управления.
25)Передаточные функции и их взаимосвязь с временными характеристиками линейных систем.
26)Интегральные оценки качества переходных процессов.
27)Условия управляемости и стабилизируемости линейной динамической системы.
28)Критерий устойчивости Гурвица.
29)Условие наблюдаемости линейной динамической системы.
30)Критерий устойчивости Найквиста
31)Диаграмма Вышнеградского.

Вопросы для оценки результата освоения "Уметь":

1)Определять коэффициент усиления участка системы при различных способах соединения элементов.
2)Различать статические характеристики линейных и нелинейных элементов
3)Определять коэффициент усиления замкнутой системы относительно задающего, возмущающего сигналов и сигнала ошибки.
4)Строить асимптотические ЛАЧХ.
5)Начертить общий вид амплитудно-фазовой характеристики и пояснить ее физический смысл.
6)Составить структурные схемы в виде типовых динамических звеньев для генератора и электродвигателя п)стоянного тока, с независимым возбуждением.
7)Определять запас устойчивости САУ
8)Составлять модель чувствительности САУ.
9)Определять степень устойчивости системы
10)Строить статические характеристики участков системы при параллельном и последовательном соединении нелинейных элементов.
11)Определить параметры вынужденных колебаний в нелинейной системе.
12)Рассчитать корректирующие устройства нелинейных систем по методу гармонической линеаризации.
13)Классифицировать импульсные элементы.
14)Построить передаточную функцию импульсной системы.
15)Применять компенсирующие нелинейности
16)Пояснить принцип исследования нелинейной системы на фазовой плоскости.
17)Оценить "чувствительность" САУ.
18)Составлять модель чувствительности САУ.
19)Оценить наблюдаемость объектов.
20)Сформулировать задачу синтеза оптимальной по быстродействию замкнутой системы управления.
21)Отличать разностные уравнения от дифференциальных.
22)Применять различные методы для коррекции нелинейных систем
23)Классифицировать нелинейные элементы и их характеристики.
24)Оценить наблюдаемость объектов.
25)Сформулировать теоремы A.M. Ляпунова об устойчивости системы.
26)Сформулировать признаки устойчивости и неустойчивости систем.

Вопросы для оценки результата освоения "Иметь навыки":

1)Графическим способом расчета статических характеристик систем регулирования.

2)Аналитическим способом расчета статических характеристик систем регулирования.

3)Частотным метод синтеза.


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
  ОПК-2 6 1, 2, 3, 4 Дуальная оценка на зачете - полнота усвоения материала,
- качество изложения материала,
- правильность выполнения заданий,
- аргументированность решений.
1, 2 Выполненное практическое задание - правильность выполнения заданий.
1, 2, 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" Зачет (письменно-устный).
Выполнение практического задания в аудитории.
Выполнение лабораторной работы (подготовка отчета).
Балльная оценка -
"неудовлетворительно".
Дуальная оценка -
"не зачтено".
Не достигнут

Перечень учебной литературы для освоения дисциплины

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Федотов А.В. Основы теории автоматического управления [Электронный ресурс]: Учебное пособие/ Федотов А.В.— Электрон. текстовые данные.— Омск: Омский государственный технический университет, 2012.— 279 c ЭБС IPRBooks

Перечень учебно-методического обеспечения

№ п/п Библиографическое описание Ресурс
1 Шайхиев А.Р. Учебно-наглядное пособие - тематические иллюстрации по дисциплине "Теория автоматического управления". РГУПС. - Ростов н/Д, 2019. ЭИОС РГУПС
2 Коропец, П. А. Теория автоматического управления [Текст] : учеб. – метод. Пособие к лаб. Работам / П.А. Коропец, Б.Т. Федосов ; РГУПС. – Ростов н/Д : [б. и.], 2011. – 87 с. : рис., граф. – Библиогр. : 9 назв. – Заказ № 5695, 131 экз. – 26.11 р. «+Э.Р.НТБ» ЭБС РГУПС
3 Музылева И.В. Теория автоматического управления. Линейные системы [Электронный ресурс] : методические указания к практическим занятиям / И.В. Музылева, А.А. Муравьев. — Электрон. текстовые данные. — Липецк: Липецкий государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2013. — 84 c. — 978-5-88247-613-6. ЭБС IPRBooks
4 Смоляков В. Н. Основы теории управления. Исследование устойчивости и качества систем автоматического управления [Текст] : метод. указ. к лаб. работам[для специальностей 220100, 071900, 120600] / В.Н. Смоляков ; РГУПС. - Ростов н/Д : [б. и.], 2006. - 34 с. : ил. - Библиогр.: 8 назв. - Заказ № 3630, экз. - 10.95 р. «+Э.Р.НТБ» 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

Лицензионное и свободно распространяемое программное обеспечение

№ п/п Наименование Произ-
во
1 Операционная система ОС Microsoft Windows. Офисное программное обеспечение Microsoft Office. Общесистемное ПО Acrobat Reader. И
2 MathCad И
3 Программный комплекс "Моделирование в технических устройствах"("МВТУ") О
4 Microsoft office И

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: 47843.