МИНИCTEPCTBO ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Е. В. Лубенцова, В. Ф. Лубенцов
ТЕОРИЯ
АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
Направление подготовки
220700.62 – Автоматизация технологических
процессов и производств
Бакалавриат
Ставрополь
2014
Стр.1
УДК 62-52 (075.8)
ББК 32.965 я73
Л 82
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Северо-Кавказского федерального
университета
Лубенцова Е. В. , Лубенцов В. Ф.
Л 82 Теория автоматического управления: учебно-методическое
пособие. – Ставрополь: Изд-во СКФУ, 2013. – 143 с.
Пособие подготовлено в соответствии с программой
дисциплины и требованиями ФГОС ВПО направления подготовки
бакалавров и представляет лабораторный практикум, который
содержит теоретические сведения, задания и порядок выполнения
лабораторных работ, требования к оформлению отчета, перечень
контрольных вопросов для самопроверки, литературу.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению
подготовки 220700.62 – Автоматизация технологических
процессов и производств.
УДК 62-52(075.8)
ББК 32.965 я73
Авторы:
канд. техн. наук, доцент Е. В. Лубенцова,
д-р техн. наук, доцент В. Ф. Лубенцов
Рецензенты:
д-р техн. наук, профессор Н. И. Червяков,
канд. техн. наук, доцент А. А. Евдокимов
©ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский
федеральный университет», 2014
Стр.2
ПРЕДИСЛОВИЕ
Пособие предназначено для выполнения лабораторных работ
по дисциплине «Теория автоматического управления» с учетом
требований ФГОС ВПО для подготовки бакалавров направления
220700.62 – «Автоматизация технологических процессов и производств»
и способствует лучшему усвоению студентами теоретических
положений курса, обеспечивая приобретение практических
навыков по исследованию элементов и систем автоматического
регулирования и управления.
К выполнению каждой из лабораторных работ необходимо
подготовиться самостоятельно: изучить соответствующие разделы
курса, описание лабораторной работы и выполнить предварительные
расчеты.
Проверка подготовленности студента к выполнению очередной
лабораторной работы осуществляется преподавателем в индивидуальной
беседе. Если студент не знает содержания и методики
проведения предстоящей лабораторной работы, то он не допускается
к ее выполнению.
По каждой лабораторной работе должен быть составлен индивидуальный
отчет, который предоставляется преподавателю для
проверки и затем служит основой для беседы при защите очередной
лабораторной работы.
Дисциплина является составной частью плана изучения курса
«Теория автоматического управления» направления 220700.62 –
Автоматизация технологических процессов и производств». Дисциплина
«Теория автоматического управления» базируется на
дисциплинах «Математика», «Информационные технологии»,
«Математические основы теории управления», «Инженернотехнические
расчеты на ЭВМ» («Инструментальные средства
в инженерных расчетах»), «Системный анализ и управление»
(«Теория систем и системный анализ»). Успешное изучение курса
предполагает предварительное изучение студентами следующих
разделов дисциплин: математика и математические основы теории
управления (дифференциальное, интегральное, операционное исчисления,
линейная алгебра, функции комплексного переменного),
информационные технологии (пакеты прикладных программ для
моделирования динамических систем).
Знания, полученные после изучения дисциплины, могут применяться
при изучении дисциплин «Оптимальные и адаптивные
3
Стр.3
системы управления», «Интеллектуальные системы управления»,
«Моделирование систем и процессов», «Случайные процессы
в системах управления» («Теория случайных процессов»), «Автоматизация
технологических процессов и производств», «Автоматизация
управления жизненным циклом продукции», «Интегрированные
системы проектирования и управления»; «Проектирование
автоматизированных систем», а также при выполнении выпускной
квалификационной работы
В результате освоения материала всех разделов пособия по
дисциплине «Теория автоматического управления» ООП студент
приобретает следующие компетенции:
общекультурные
ей будущей профессии, высокой мотивацией к выполнению профессиональной
деятельности;
лификации и мастерства;
− ОК-8: способность осознавать социальную значимость свовеннонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применять
методы математического анализа и моделирования, теоретического
и экспериментального исследования;
− ОК-10: способность использовать основные законы естести
средства получения, хранения, переработки информации, навыки
работы с компьютером как средством управления информацией;
профессиональные
− ОК-17: способность применять основные методы, способы
средства при решении практических задач профессиональной деятельности,
методы стандартных испытаний по определению физико-механических
свойств и технологических показателей материалов
и готовых изделий, стандартные методы их проектирования,
прогрессивные методы эксплуатации изделий;
− ПК-4: способность использовать прикладные программные
ских и физических моделей процессов и производственных объектов;
− ПК-18: способность выполнять работы по расчету и проек−
ПК-17: способность участвовать в разработке математичетированию
средств и систем автоматизации, контроля, диагностики,
испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции
и ее качеством в соответствии с техническими заданиями и
использованием стандартных средств автоматизации расчетов и
проектирования;
4
− ОК-6: способность к саморазвитию, повышению своей ква
Стр.4
информацию, технические данные, показатели и результаты работы,
обобщать их и систематизировать, проводить необходимые
расчеты с использованием современных технических средств и
программного обеспечения.
При овладении материала данного учебного пособия бакалавр
− ПК-38: способность изучать и анализировать необходимую
по автоматизации технологических процессов и производств сможет
использовать полученные компетенции при дальнейшем обучении,
изучать системы автоматического управления, проектировать
и моделировать их работу.
Дисциплина «Теория автоматического управления» ставит
своей целью формирование набора общекультурных (ОК-6, ОК-8,
ОК-10, ОК-17) и профессиональных (ПК-4, ПК-17, ПК-18, ПК-38)
компетенций будущего бакалавра.
Главными задачами дисциплины являются: усвоение студентами
математического описания систем управления (СУ) с помощью
дифференциальных уравнений, передаточных функций, временных
и частотных характеристик; приобретение практических
навыков исследования устойчивости и анализа основных свойств
линейных СУ: устойчивости, инвариантности, чувствительности,
управляемости и наблюдаемости, а также качества переходных
процессов в линейных СУ; изучение линейных дискретных и нелинейных
моделей СУ; ознакомление с методами исследования
устойчивости и анализа нелинейных СУ.
Требования к уровню освоения дисциплины
ния, роль и место этой дисциплины в развитии современной техники
и технологии; функции, принципы построения и элементную
базу систем автоматического управления;
В результате освоения дисциплины студент должен:
− знать основные разделы теории автоматического управлецифровых
систем управления; использования прикладных программ
по моделированию и расчету систем управления.
систем автоматического управления;
− владеть навыками исследования линейных, нелинейных и
− уметь использовать математические методы исследования
5
Стр.5