Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очно-заочной формы обучения специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тульский государственный университет Кафедра электронных вычислительных машин УТВЕРЖДАЮ Декан факультета кибернетики _______________ В.С. Карпов Дата _________________ ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для студентов очно-заочной формы обучения специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» Тула 2008 СОДЕРЖАНИЕ Введение………………………………………………………………………………..…….3 1.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНО-КУРСОВОЙ РАБОТЫ……………………………………………………………………………………...3 2.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНТРОЛЬНО-КУРСОВОЙ РАБОТЕ……………………………………………………………………..…………….….3 2.1 Тематика контрольно-курсовой работы……………………………………..…………3 2.2 Исходные данные к контрольно-курсовой работе……………………………………………………………………….………………..4 2.3 Задание на контрольно-курсовую работу…………………………………………………………………….…………………..5 2.4 Объем контрольно-курсовой работы……………………………………………………………….………………………..5 2.5 Оценка результатов контрольно-курсовой работы………………………………………………………………………………………...5 3.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НАД ЗАДАНИЕМ……………….……...6 3.1 Основные этапы выполнения работы…………………………………………………..6 3.2 Методические указания к выполнению отдельных этапов работы………..…………6 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК…………………………………………………….…9 Приложение ………………………………………………………………………………….10   ВВЕДЕНИЕ Контрольно-курсовая работа по курсу «Цифровые системы управления» выполняется либо по реальному заданию, выданному преподавателем в рамках индивидуального задания по НИРС, либо по типовому заданию. Контрольно-курсовая работа выполняется в 8 семестре. Она выполняется на базе знаний и навыков, полученных студентами при изучении дисциплин «Организация ЭВМ», «Основы теории управления», «Высшая математика». ^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ Контрольно-курсовая работа выполняется с целью закрепления знаний по курсу «Цифровые системы управления» и получения практических навыков самостоятельной разработки корректирующих фильтров и программ цифровых систем управления (ЦСУ). Задачами контрольно-курсовой работы являются: - практическое овладение методикой синтеза устройств коррекции ЦСУ на основе изученных математических методов, и знаний о режимах функционирования дискретных систем управления; -оценка характеристик синтезированной системы; -оценка возможности существования периодических движений, обусловленных квантованием по времени. Решение перечисленных задач невозможно без знания ряда смежных дисциплин, изучаемых в 1 - 5 семестрах и умения пользоваться справочной литературой. ^ 2.ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К КОНТРОЛЬНО-КУРСОВОЙ РАБОТЕ 2.1.Тематика контрольно-курсовой работы В контрольно-курсовой работе исследуется ЦСУ, предназначенная для реализации заданного режима слежения, структура которой представлена на рис.1. Такая математическая модель соответствует, во-первых, наличию дискретизации по времени с периодом Т, а во-вторых – квантованию по уровню на величину, соответствующую единице младшего разряда преобразователя. Рисунок 1 В работе требуется методом логарифмических АЧХ произвести синтез последовательного корректирующего устройства D(z), обеспечивающего заданные показатели по точности и устойчивости, оценить полученные характеристики и проанализировать качество работы системы при типовых входных воздействиях . Задачами в процессе выполнения контрольно-курсовой работы являются: -построение логарифмических АФЧХ нескорректированной системы; -получение логарифмической АЧХ и передаточной функции корректирующего фильтра, обеспечивающего заданное значение запасов устойчивости и точности δmax, синтез корректирующей программы фильтра; -анализ переходных процессов при типовых входных воздействиях.   2.2.Исходные данные к контрольно-курсовой работе Исходные данные определяются в соответствии с номером варианта (определяемого номером студента в списке групп учебного потока). Вариант задания определяется индексами r0, r1, r2 вычисляемыми по порядковому номеру N студента в группе с помощью операции взятия остатка от деления: r0=mod(N/5); r1=mod(N/4); r2=mod(N/3). Индекс r0 определяет вид передаточной функции непрерывной части системы (объекта управления): r0=0 –W(p)=k/(τp+1); r0=1 – W(p)=k/p(τp+1); r0=2 – W(p)=k/ (τ2p2+2ξτp+1); r0=3 - W(p)=kp/(τp+1); r0=4 – W(p)=k(τp+1)/p. Индекс r1 определяет заданное значение периода дискретизации Т : r1=0 – Т=0,001 с; r1=1 – Т=0,002 с; r1=2 - Т=0, 005 с ; r1=3 – Т=0, 01 с. Индекс r2 определяет заданное значение постоянной времени τ: r1=0 – τ=0,1 с; r1=1 – τ=0,05 с; r1=2 - τ=0,2 с. Значение величины допустимой статической ошибки δmax; запасов устойчивости, а также конкретные параметры звеньев (k, ξ,) задает преподаватель. Они могут быть скорректированы в ходе выполнения работы.   2.3.Задание на контрольно-курсовую работу Задание на выполнения работы выдается отдельно на каждого студента, включая индивидуальные задания. Задание на ККР выдается не позднее 10 недели семестра и предусматривает расчет цифровой системы управления и определение ее характеристик. В течении первых четырех недель с момента выдачи задания исходные данные могут быть откорректированы по согласованию с руководителем ККР. Индивидуальное задание должно быть согласованно с лектором, ведущим курс «Цифровые системы управления».   2.4.Объем контрольно-курсовой работы Результаты выполнения работы представляются в виде пояснительной записки объемом 10 - 15 машинописных страниц (без приложений) или в тетради объемом 12 – 18 листов. Необходимые структурные и функциональные схемы, характеристики обычно оформляются в виде рисунков, входящих в текст записки. Пояснительная записка (ПЗ) к контрольно-курсовой работе должна содержать: титульный лист, задание, основное содержание, список использованных источников. В основное содержание ПЗ необходимо включить следующие разделы: получение передаточных функций дискретной системы в z и в w области; построение логарифмических амплитудной и фазовой псевдочастотных характеристик нескорректированной системы; анализ устойчивости замкнутой системы; синтез дискретного цифрового фильтра; анализ переходных процессов при типовых воздействиях. 2.5.Оценка контрольно-курсовой работы Выполненная и оформленная полностью контрольно-курсовая работа представляется руководителю на проверку, который оценивает ее и выставляет оценку «зачтено» («не зачтено»). Выполнение ККР является необходимым условием допуска студента к экзамену. Кроме того, качество ККР, степень самостоятельности при ее выполнении, а также равномерность выполнения по времени могут служить основанием для выставления оценок текущей аттестации по дисциплине «Цифровые системы управления».   ^ 3.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ НАД ЗАДАНИЕМ 3.1 Основные этапы выполнения работы: Выполнение ККР состоит из следующих этапов: Э1 - анализ задания и изучение литературы; Э2 – получение передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы автоматического регулирования; Э3 – построение логарифмических амплитудной и фазовой псевдочастотных характеристик разомкнутой системы, анализ устойчивости; Э4 – получение характеристики дискретного последовательного устройства для получения требуемых параметров качества и соответствующей передаточной функции; Э5 – анализ переходного процесса, оформление результатов. По согласованию с преподавателем некоторые этапы могут быть сокращены.   3.2Методические указания к выполнению отдельных этапов работы Э1, Э2. На первых этапах работы используется модель импульсной системы с экстраполятором нулевого порядка. Получение передаточных функций такой системы широко описано в литературе[1, 3, 4]. Если х[n] и y[n] – входной сигнал ошибки и сигнал обратной связи , тогда передаточная функция разомкнутой ИСС Используя табличные соотношения можно получить передаточную функцию ИСС в форме Так здесь обозначена операция, которая заключается в нахождении передаточных функций импульсных систем в z-форме по передаточным функциям соответствующих приведенных непрерывных частей. Передаточная функция замкнутой ИСС Ф*(q,ε) определяется как отношение изображения смещенной решетчатой функции регулируемой координаты y*(q, ε) к изображению управляющего воздействия g*(q, 0) и в случае единичной обратной связи определяется из выражения или в z-форме: С учетом этого передаточную функцию разомкнутой ИСС в w-преобразованном виде можно записать следующим образом: . Э3. Полученная передаточная функция позволяет использовать для анализа и синтеза ИСС логарифмические ЧХ. При этом ЛЧХ, соответствующие передаточной функции разомкнутой ИСС ˉW(jω*, ε), определяются теми же соотношениями, что и для обычных систем [1, 2]: L(ω*, ε)= 20 lg |ˉW*( jω*, ε)| ψ(ω*, ε)= arg ˉW*( jω*, ε). Частотные характеристики импульсных систем, построенные в логарифмическом масштабе всегда можно построить, используя одну из типовых форм [2]. Вид характеристики будет зависеть от передаточной функции объекта управления (рис. 2). Используя полученные псевдочастотные ЛАЧХ легко применить логарифмический критерий устойчивости для оценки поведения замкнутой системы [1]. Однако, по желанию студент может применить лоя анализа устойчивости системы также любой из алгебраических критериев: критерий Шур-Кона или критерий Гурвица, используемый по отношению к w-передаточной функции. Э4. При использовании только последовательной коррекции передаточная функция разомкнутой ИСС будет иметь вид: . Пусть – передаточная функция разомкнутой ИСС, соответствующая желаемой ЛАЧХ. Для обеспечения желаемых свойств ИСС потребуем, чтобы было справедливо равенство . (*) Выбор последовательного импульсного корректирующего контура производится с помощью следующей последовательности действий: Рисунок 2 1. По заданной передаточной функции определить -преобразованную функцию . 2. Произвести построение ЛАЧХ и , соответствующих функциям и . 3. Учитывая равенство (*), определить ЛАЧХ соответствующую передаточной функции , по формуле . 4. Определить передаточную функцию , а затем – D(z) воспользовавшись формулами - преобразования типовых импульсных цепей. Э5. Для выполнения анализа переходных процессов в системе требуется решить разностные уравнения системы на количестве шагов, достаточном для определения формы переходного процесса. При наличии возможности студент вправе использовать для анализа поведения системы любую из программных систем математического моделирования (MathCAD, MatLab и т.п.) [6-8]. ^ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. – М.: Наука, 1974. – 766 с. 2. Динамика цифровых следящих систем / Ю.А. Николаев, В.П. Петухов, Г.И. Феклисов, Б.К. Чемоданов. М.: Энергия, 1970, 496 с. 3. Иванов В.А., Ющенко А.С. Теория дискретных систем автоматического управления / Под ред. Е.П. Попова. – М.: Наука, 1983. – 335 с. 4. Кузин Л.Т. Расчет и проектирование дискретных систем управления. М.: Машгиз, 1962. – 684 с. 5. Ту Ю.Т. Цифровые и импульсные системы автоматического управления. – М.: Машиностроение, 1964. – 704 с. 6. Потемкин В.Г. Введение в MatLab . -, М.: Диалог - МИФИ, 2000. – 247 с. 7. Дьяконов В. MatLab 6.0 / в. Дьяконов и др. – СПб: Питер, 2001 – 592 с. (учебный курс). 8. Андриевский Б.Р., Фрадков А.Л. Избранные главы теории автоматического управления с примерами на языке MatLab / -СПб.: Наука, 1999 – 467 с. Нормоконтролер ответственный по стандартизации на каф. ЭВМ,______________В.Л.Токарев «_____»_______________2008 г. Разработал доцент каф. ЭВМ Лебеденко Ю.И., канд. техн. наук; Утверждено на заседании каф. ЭВМ Протокол _______от_______ 2008 г. Зав. кафедрой ЭВМ ________________В.С.Карпов

Похожие:

	Методические указания по выполнению контрольно-курсовой работы для... Цели и задачи выполнения контрольно-курсовой работы		Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов... Целью лабораторной работы является изучение простейших способов воспроизведения звуковых файлов при помощи использования функции...
	Методические указания и контрольные задания для студентов заочников... Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования нижнетагильский государственный профессионадльный...		Методические указания по курсовой работы для студентов заочной формы обучения Методические указания предназначены для студентов очной и заочной формы обучения. Содержат рекомендации по написанию курсовой работы...
	Методические указания по анализу финансового 12 состояния организации 12 Методические указания предназначены для выполнения курсовых работ по дисциплине «Анализ хозяйственной деятельности» для студентов...		Кафедра «Электронных вычислительных машин» методические указания... Методические указания к дипломному проектированию составлены и доц каф ЭВМ лебеденко Ю. И. и обсуждены на заседании кафедры ЭВМ факультета...
	Программа проведения итогового междисциплинарного экзамена по специальности... Программа составлена проф. Карповым В. С., проф. Токаревым В. Л., доц. Берсеневым Г. Б. и доц. Лебеденко Ю. И. и обсуждена на заседании...		1. Элементная база микропроцессорных систем Дисциплины, выносимые кафедрой ЭВМ на междисциплинарный экзамен по специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы...
	Методические указания к выполнению контрольной работы №2 для студентов... Статистика: методические указания к выполнению контрольных работ для студентов специальности 1-25 01 07 «Экономика и управление на...		Методические указания к выполнению контрольной работы №1 для студентов... Статистика: методические указания к выполнению контрольных работ для студентов специальности 1-25 01 07 «Экономика и управление на...