Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Цели и задачи дисциплины. Целью дисциплины является формирование у выпускников следующих компетенций:

Читайте также:
  1. Cодержание дисциплины
  2. E) задачи на вычисление боковой поверхности геометрических фигур
  3. E)задачина вычисление боковой поверхности геометрических фигур 1 страница
  4. E)задачина вычисление боковой поверхности геометрических фигур 2 страница
  5. E)задачина вычисление боковой поверхности геометрических фигур 3 страница
  6. E)задачина вычисление боковой поверхности геометрических фигур 4 страница
  7. I Задачи научно-исследовательской деятельности учащихся.
  8. I Цели и задачи изучения дисциплины
  9. I этап. Постановка задачи
  10. I. Диагностика: понятие, цели, задачи, требования, параметры

 

Целью дисциплины является формирование у выпускников следующих компетенций:

 

 

общекультурные компетенции (ОК)
ОК-8 обладать способностью осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности): итоговая государственная аттестация, включая подготовку выпускной квалификационной работы
профессиональные компетенции (ПК)
ПК-6 обладать способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии)
ПК-8 обладать готовностью участвовать в подготовке технико-экономического обоснования проектов создания систем и средств автоматизации и управления)
ПК-9 обладать способностью осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования систем и средств автоматизации и управления)
ПК-10 обладать способностью производить расчёты и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления и выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием)

 

В процессе обучения студент должен освоить следующие дидактические единицы:

 

- техническая система

- жизненный цикл технической системы

- большие (сложные) системы

- системы управления

- автоматическое регулирование;

 

В результате изучения дисциплины студент должен:

 

знать:

основные положения Государственного образовательного стандарта специальности 220400 Управление в технических системах;

область профессиональной деятельности выпускника вуза пр направлению подготовки 220400 'Управление в технических системах', квалификация – бакалавр

объекты профессиональной деятельности бакалавра

виды профессиональной деятельности бакалавра

задачи профессиональной деятельности бакалавра

уметь:

составлять функциональные схемы и математические модели простых систем управления;

владеть:

основными понятиями теории технических систем и систем автоматического регулирования.

 

Вопросы

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

1 Определение технической системы

2 Анализ технической системы

3 Области применения технических систем

4 Структура технической системы

5 Синтез технической системы

 

ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

6 Жизненный цикл технической системы

7 Этап предпроектного исследования системы

8 Техническое задание

9 Этап проектирования системы

10 Эскизный проект

12 Рабочий проекты

13 Технико-экономическое обоснование технической системы.

14 Конструкторская документация

15 Единая система конструкторской документации

16 Технологическая документация

17 Изобретение и конструирование

18 Тестирование технической системы

19 Отладка технической системы

20 Испытание технической системы

21 Монтажные работы

22 Наладка технической системы

23 Внедрение технической системы

24 Назначение средств диагностики

25 Поверка средств измерений

26 Метрология

27 Сопровождение технической системы

28 Профилактика

29 Ремонт

 

БОЛЬШИЕ (СЛОЖНЫЕ) СИСТЕМЫ

30 Определение большой (сложной) системы

31 Примеры больших (сложных) систем

32 Характер проблем, возникающих в процессе разработки и эксплуатации больших (сложных) систем

33 Человеческий фактор

 

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

34 Системы управления

35 Устройство управления и объект управления

36 Системы автоматического регулирования

37 Системы с автоматической компенсацией

38 Пример системы с автоматической компенсацией

39 Системы автоматического регулирования прямого и непрямого действия

40 Анализ системы автоматического регулирования, замеряющих значения регулируемых величин

 

КАЧЕСТВО СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАЕИЯ

41 Качество изделия

42 Режим функционирования технической системы

43 Установившиеся (стационарные) режимы функционирования технических систем

44 Переходный процесс

45 Качество автоматического регулирования

 

ОБЛАСТЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯЕЛЬНОСТИ БАКАЛАВРА

46 Область профессиональной деятельности выпускника вуза по направлению подготовки 220400 'Управление в технических системах', квалификация – бакалавр

47 Объекты профессиональной деятельности бакалавра

48 Виды профессиональной деятельности бакалавра

49 Задачи профессиональной деятельности бакалавра

50 Проектно-конструкторская деятельность

51 Производственно-технологическая деятельность

52 Научно-исследовательская деятельность

53 Организационно-управленческая деятельность

54 Монтажно-наладочная деятельность

55 Сервисно-эксплуатационная деятельность

 

ПРИМЕРЫ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

56 Двигатель внутреннего сгорания

57 Дизельный двигатель

58 Паровая машина

59 Предохранительный клапан

60 Регулятор уровня жидкости

61 Центробежный регулятор

62 Система зажигания

 

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

 

В литературе встречается большое количество определений системы, все они отражают те или иные важные аспекты систем. В науке и технике системой называют множество элементов (узлов, агрегатов, приборов и т.п.), понятий, норм с отношениями и связями между ними, образующих некоторую целостность и подчинённых определённому руководящему принципу. При этом отдельные компоненты системы обладают определённой самостоятельностью (таким образом, чай нельзя считать системой, состоящей из кипятка, заварки и сахара). Изменение состояний технической системы во времени в соответствие с её назначением называется функционированием.

 

Анализом называется метод исследования объекта путём выделения его частей, их связей друг с другом и с окружающей средой, протекающих в нём процессов. Анализ технической системы рекомендуется начинать с уточнения её наименования (краткого и полного) торговой марки, области применения, назначения. Областью применения технической системы может быть промышленность, энергетика, сельское хозяйство, медицина, транспорт, добыча полезных ископаемых, связь, обработка информации, оборона и т. п.

 

Структура системы включает в себя перечень компонентов, их функций, связей их друг с другом и с внешний средой. Компоненты системы обладают определённой самостоятельностью по отношению к ней, поэтому, источники ЭДС, сопротивления, конденсаторы, катушки являются компонентами электрической цепи, тогда как её узлы существуют до тех пор, пока существует цепь, так что их нельзя считать её компонентами.

 

После описания структуры системы описывают принцип её действия, протекающие в ней процессы и те закономерности, которым они подчиняются.

 

Построение структуры технической системы, удовлетворяющей заданному набору требований, которые предъявляются к её функционированию, называется синтезом системы.

 

 

ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

 

Жизненным циклом системы называется период от возникновения замысла системы до вывода её из эксплуатации. Жизненный цикл системы включает в себя этапы предпроектного исследования (постановки задачи), проектирования системы, разработки, конструкторской и технологической подготовки производства, изготовления, тестирования, отладки, испытания, внедрения, эксплуатации, утилизации.

 

В ходе предпроектного исследования формулируются требования, предъявляемые к разрабатываемой системе и задачи, которые необходимо решить для того, чтобы она удовлетворяла этим требованиям. Результаты предпроектного исследования представляют в виде технического задания, которое служит основным документом, определяющим эксплуатационные характеристики разрабатываемой системы.

 

Проектированием технической системы называется процесс разработки комплексной технической документации (проекта), содержащего описание структуры системы и предъявляемых к ней требований, расчёты, схемы, макеты, сметы, пояснительные записки и другие материалы, необходимые для изготовления системы. В эскизный проект включают описание принципиальных технических решений, тогда как рабочий проект содержит все сведения, необходимые для создания системы. Технико-экономическим обоснованием системы называется документ, в котором приводится оценка соотношения затрат на разработку, внедрение, эксплуатацию системы с одной стороны и эффективности её использования - с другой.

 

Конструкторская документация содержит перечень требований, которым должна удовлетворять система. К конструкторской документации относятся чертежи, ведомости комплектующих деталей, схемы, расчёты, пояснительные записки, технические условия и др. Виды и комплектность конструкторской документации установлены стандартом, правила оформления конструкторской документации приведены в Единой системе конструкторской документации (ЕСКД). Технологическая документация определяет технологические процессы изготовления продукции. Если в конструкторской документации описывается, какую систему надо создать, то в технологической документации описывается как это сделать.

 

Конструирование системы надо отличать от изобретения - принципиально нового решения какой-либо технической задачи. Изобретатель придумывает систему, подобной которой до него никто не создавал или предлагает внести существенные изменения в известную систему, повышающие эффективность её функционирования.

 

Практика показывает, что невозможно создать систему, которая бы сразу же будет безукоризненно работать. Дефекты технической системы, а также ошибки, допущенные при её проектировании и разработке обнаруживают в процессе тестирования системы. Процесс устранения этих дефектов и ошибок называется отладкой системы. Отладка представляет собой наиболее трудоёмкую часть разработки системы. Один из крупнейших авторитетов в области разработки программных изделий рекомендует выделять на предпроектное исследование и проектирование программы 1/3 всего планируемого времени, на составление программы – 1/6, на отладку отдельных подсистем – 1/4 и на отладку целой системы – тоже 1/4. Таким образом, отладка должна занимать половину всего времени разработки программы.

 

Испытанием системы называется экспериментальное определение её конструктивных и эксплуатационных свойств с целью проверки их соответствия требованиям, предъявляемым к системе. Испытания проводятся по заранее разработанной программе испытаний. Рекомендуется составлять программу испытаний параллельно с разработкой самой системы.

 

Для установки технической системы в том месте, где она будет эксплуатироваться, выполняют монтажные работы, включающие установку в проектное положение и закрепление компонентов системы, присоединение средств контроля и автоматизации, а также коммуникаций, обеспечивающих подачу сырья, воды, пара, сжатого воздуха, электроэнергии и удаление отходов производства. Наладка системы включает в себя операции по подготовке системы к эксплуатации. Вся совокупность мероприятий по вводу системы в эксплуатацию (подготовка окружающей среды, обучение обслуживающего персонала, наладка и запуск системы) называется её внедрением.

 

Средства диагностики позволяют определить характер и место возникновения неисправности системы на этапе её эксплуатации. Оценка погрешности датчиков и становление их пригодности производится в ходе поверки средств измерений. Её проводят специалисты соответствующих метрологических служб (метрология – это наука об измерениях, методах и средствах обеспечении их единства и способах достижения требуемой точности).

 

Поддержание системы в работоспособном состоянии, оказание специализированных услуг пользователям системы, необходимых для поддержания её устойчивого функционирования, модификация системы, связанная с устранением дефектов, обнаруженных в процессе её эксплуатации или появлением дополнительных требований, называется сопровождением системы. Профилактические (планово-предупредительные) мероприятия направлены на поддержание технической системы в исправном состоянии с заданным уровнем надёжности. Как правило, профилактика осуществляется в заранее установленные сроки и включает в себя обследование системы, замену или ремонт её отдельных узлов и деталей, чистку, смазку, регулировку и т. п. Профилактика предупреждает возникновение неожиданных отказов системы, вызванных износом деталей, засорением контактов и т. п.

 

Как правило, в технической документации указывают ресурс системы – продолжительность функционирования системы или объём выполненной ею работы до достижения некоторого предельного состояния; ресурс выражается в часах, километрах, гектарах и т. п. Состояние технической системы, при котором в данный момент времени его основные (рабочие) параметры находятся в пределах, установленных технической документацией, называется его работоспособностью. В случае отказа система полностью или частично теряет свою работоспособность. В ходе ремонта технической системы происходит восстановление её работоспособности путём устранения отказов и восстановления израсходованного ресурса.

 

БОЛЬШИЕ (СЛОЖНЫЕ) ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

 

В различных сферах деятельности приходится сталкиваться с большими или сложными системами. К ним относятся системы жизнеобеспечения (теплоснабжение, водопровод), энергосистемы (объединения электростанций, связанных через ЛЭП между собой и с потребителями электроэнергии), транспорт (железная дорога, нефтепровод), связь (телефон, почта), информационно-вычислительные сети (Интернет). Принятие решений при разработке и эксплуатации больших систем часто происходит в условиях неопределённости, связанной с отсутствием чёткой формулировки целей системы, неполнотой и недостоверностью информации, воздействием на систему случайных факторов и т. д. Как правило, неизвестно, сколько будет открыто водопроводных кранов и включено электрических лампочек в данный момент времени, сколько электровозов будет подниматься в гору и потреблять дополнительную электрическую энергию, какие цели преследует та или иная 'естественная монополия' (железная дорога, почта, Газпром и т. п.). Компонентами большой системы являются не только технические устройства, но и люди: специалисты, обладающие высокой профессиональной подготовкой, операторы, неквалифицированные конечные пользователи. Таким образом, возникает проблема оптимального сочетания человеческих способностей и возможностей автоматических устройств, распределения функций системы между техническими средствами и людьми. Эксплуатация больших систем осложняется необходимостью учитывать 'человеческий фактор' – влияния анатомических, физиологических и психологических особенностей людей на эффективность функционирования системы. Для решения задач, возникающих в процессе проектирования, разработки, отладки, внедрения и эксплуатации сложных систем наряду со строгим математическим аппаратом часто приходится применять неалгоритмизированные процедуры.

 

 

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

 

Управлением называется последовательность действий, выбранных на основании некоторой информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования объекта в соответствие с имеющимся алгоритмом или целью функционирования. При исследовании систем управления в них выделяют части, предназначенные для формирования управляющих воздействий (устройство управления), оставшуюся часть системы считают объектом управления.

 

Автоматическое регулирование - процесс поддержания или изменения по заданным условиям какой-либо величины в машинах, аппаратах и других устройствах, осуществляемое специально для этой цели приспособленными приборами - автоматическими регуляторами. Установленный режим работы машины или другого технического устройства обычно нарушается внешним возмущением. Какова бы ни была природа этих возмущений, их вредное действие на процесс должно быть скомпенсировано соответствующим воздействием регулятора. Так, например, постоянство оборотов любого двигателя нарушается изменением внешней нагрузки и должно поддерживаться за счёт воздействия на органы, дозирующие подвод пара, топлива и т. д.; постоянство температуры в каком-либо приборе нарушается при изменении условий обогрева и должно компенсироваться изменением интенсивности обогрева. Для поддержания постоянства какой-либо величины можно было бы замерять возмущения и воздействовать на машину в зависимости от этих замеров. Такой путь стабилизации процесса называется автоматической компенсацией. Примером такой системы может служить устройство, измеряющее температуру наружного воздуха и в зависимости от её значения изменяющее температуру радиатора, который обогревает помещение. Однако не всегда можно предусмотреть возможные источники возмущения. Поэтому во многих случаях управление процессом только путём автоматической компенсации невозможно.

 

Значительно чаще вместо замера самых разнообразных возмущений ограничиваются замером величины, которую необходимо регулировать, и воздействуют на машину в зависимости от отклонения этой величины от заданного значения. Машина, аппарат или иное устройство, является регулируемым объектом, а часть регулируемого объекта, на которую воздействует автоматический регулятор - регулирующим органом объекта. Регулятор должен содержать задатчик - устройство, с помощью которого устанавливается значение регулируемой величины и измерительное устройство, измеряющее текущее значение регулируемой величины, сравнивающее его с заданным значением и реагирующее на их рассогласование или ошибку - отклонение текущего значения регулируемой величины от заданного значения. Обычно измерительное устройство состоит из двух приборов - чувствительного элемента и элемента сравнения. Чувствительный элемент измеряет текущее значение регулируемой величины, а элемент сравнения вычисляет рассогласование, сравнивая сигналы, поступающие от чувствительного элемента и задатчика. Если измерительное устройство развивает усилие, достаточное для перемещения регулирующего органа с требуемой скоростью, чувствительный элемент непосредственно соединяют с регулирующим органом и регулятор называется регулятором прямого действия. В регуляторах непрямого действия сигнал, который вырабатывает измерительное устройство, подаётся на вход усилительного каскада (гидравлического, пневматического, электрического и т. д.), в котором за счёт подвода энергии извне развиваются сила и мощность, достаточные для перемещения регулирующего органа.

 

Анализ системы автоматического регулирования начинают с выяснения, что представляет собой объект управления и какая величина является регулируемой. Затем последовательно выделяют компоненты системы, выполняющие функции датчика, задатчика, элемента сравнения, регулирующего органа.

 

КАЧЕСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

 

Качеством продукции называется совокупность её свойств, удовлетворяющих определённым потребностям в соответствии с её назначением. Оно определяется при одновременной оценке её конструкторских, технологических, эксплуатационных, эргономических, художественно-эстетических, экологических характеристик, норм надёжности и долговечности, стоимости производства и эксплуатации.

 

В самом простом случае режим функционирования технической системы (изменение её состояния с течением времени в соответствии с назначением системы) является стационарным или установившимся, когда значение регулируемой величины практически не изменяется со временем. Такие характеристики называются параметрами процесса. Примером параметра двигателя внутреннего сгорания может служить количество оборотов коленчатого вала в минуту. Внешнее возмущение нарушает установившееся функционирование системы, и после прекращения влияния возмущения в ней обычно возникает переходный процесс, который продолжается до тех пор, пока она не вернётся в стационарный режим. Качество системы автоматического регулирования определяется с учётом продолжительности переходного процесса, максимального отклонения регулируемой величины от заданного значения, количества колебаний отклонения и скорости их затухания для возмущения, которое считается единичным.

 

ОБЛАСТЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВЫПУСКНИКА ВУЗА

 

Область профессиональной деятельности выпускника вуза пр направлению подготовки 220400 'Управление в технических системах', (квалификация - бакалавр) включает:

- проектирование, исследование, производство и эксплуатацию систем и средств управления в промышленной и оборонной областях, в экономике, на транспорте, в сельском хозяйстве, медицине.

- создание современных программных и аппаратных средств исследования и проектирования, контроля, технического диагностирования, контроля и промышленных испытаний систем автоматического и автоматизированного управления.

 

Объектами профессиональной деятельности бакалавров являются:

-системы автоматизации, управления, контроля, технического диагностирования и информационного обеспечения; методы и средства их проектирования, моделирования, экспериментального исследования, ввод в эксплуатацию на действующих объектах и технического обслуживания.

 

Выпускники бакалавриата по направлению подготовки 220400 Управление в технических системах готовятся к следующим видам профессиональной деятельности:

проектно-конструкторской;

производственно-технологической;

научно-исследовательской;

организационно-управленческой;

монтажно-наладочной;

сервисно-эксплуатационной.

 

Задачи профессиональной деятельности бакалавров

 

Проектно-конструкторская деятельность

- участие в подготовке технико-экономического обоснования проектов создания систем и средств автоматизации и управления;

-сбор и анализ исходных данных для расчёта и проектирования устройств и систем

автоматизации и управления;

- расчёт и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием;

- разработка проектной и рабочей документации, оформление отчётов по законченным проектно-конструкторским работам;

- контроль соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиями другим нормативным документам.

 

Производственно-технологическая деятельность:

- внедрение результатов разработок в производство средств и систем автоматизации и управления;

- участие в технологической подготовке производства технических средств и программных продуктов систем автоматизации и управления;

- участие в работах по изготовлению, отладке и сдачи в эксплуатацию систем и средств автоматизации и управления;

- организация метрологического обеспечения производства;

- обеспечение экологической безопасности проектируемых устройств и их производства.

 

Научно-исследовательская деятельность:

- анализ научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по тематике исследования;

- участие в работах по организации и проведению экспериментов на действующих объектах по заданной методике;

- обработка результатов экспериментальных исследований с применением современных информационных технологий и технических средств;

- проведение вычислительных экспериментов с использованием стандартных программных средств с целью получения математических моделей процессов и объектов автоматизации и управления;

- подготовка данных и составление обзоров, рефератов, отчетов, научных публикаций и докладов на научных конференциях и семинарах, участие во внедрении результатов исследований и разработок;

- организация защиты объектов интеллектуальной собственности и результатов исследований и разработок как коммерческой тайны предприятия.

 

Организационно-управленческая деятельность:

- организация работы малых групп исполнителей;

- участие в разработке организационно-технической документации (графиков работ, инструкций, планов, смет и т.п.) и установленной отчетности по утвержденным формам;

- выполнение работ по сертификации технических средств, систем, процессов, оборудования и материалов;

- профилактика производственного травматизма, профессиональных заболеваний, предотвращение экологических нарушений.

 

Монтажно-наладочная деятельность:

- участие в поверке, наладке, регулировке, оценке состояния оборудования и настройке технических средств и программных комплексов автоматизации и управления на действующем объекте;

- участие в сопряжении программно-аппаратных комплексов автоматизации и управления с объектом, в проведении испытаний и сдаче в эксплуатацию опытных образцов аппаратуры и программных комплексов автоматизации и управления на действующем объекте.

 

Сервисно-эксплуатационная деятельность:

- участие в поверке, наладке, регулировке и оценке состояния оборудования и настройке аппаратно-программных средств автоматизации и управления;

- профилактический контроль технического состояния и функциональная диагностика средств и систем автоматизации и управления;

- составление инструкций по эксплуатации аппаратно-программных средств и систем автоматизации и управления и разработка программ регламентных испытаний;

составление заявок на оборудование и комплектующие, подготовка технической документации на ремонт оборудования.

 

Литература

 

Дорф Р. Современные системы управления /Р.Дорф, Р.Бишоп – М.:Лабораторная Базовых знаний, 2002-832с.

 

 




Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 18 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.024 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав