Высшего профессионального образования. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СЕРВИСА»

Кафедра “ Информационный и электронный сервис ”

учебно-методический комплекс

дисциплины «ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ вычислительной техникой»

для студентов НАПРАВЛЕНИй:

230100.62" Информатика и вычислительная техника"

шифр наименование

230200.62" Информационные системы "

шифр наименование

профиль подготовки бакалавр

Составитель С.Н. Скобелева

Одобрено

Учебно-методическим

Советом университета

ТОЛЬЯТТИ, 2011

Рабочая учебная программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению (специальности) 10.07.2009 г.

Составитель к.т.н., доцент Скобелева С.Н.,

Программа одобрена (рассмотрена) на заседании кафедры ИиЭС

Протокол №____ от " ___" _________2011 г.

Зав. кафедрой к.т.н., доцент ________________ В.И. Воловач

Программа одобрена на заседании НМС по специальностям 100101.65 «Сервис», 210303.65 «Бытовая радиоэлектронная аппаратура», 210312.65 «Аудиовизуальная техника», направлениям подготовки 010300.62 «Фундаментальные информатика и информационные технологии», 100100.62 «Сервис», 210100.62 «Электроника и микроэлектроника», 210300.62 «Радиотехника», 210400.62 «Телекоммуникации» (ГОС ВПО), 210400.62 «Радиотехника» (ФГОС ВПО), 210700.62 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», 230100.62 «Информатика и вычислительная техника», 230100.68 «Информатика и вычислительная техника», 230200.62 «Информационные системы», 230400.62 «Информационные системы и технологии», 231000.62 «Программная инженерия», 231000.68 «Программная инженерия», специальностям СПО 210308.51 «Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники (по отраслям)», 230106.51 «Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей», 230113.51 «Компьютерные системы и комплексы».

Протокол № _______ от «____» ____________2011г.

Председатель НМС к.т.н., доцент ________________ В.И. Воловач

Рецензент к.т.н., с.н.с. Шевченко Н.М.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.. …………………………………………………………………………………...6

1. РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА …………………………………………………7

1.1. Цели освоения дисциплины.. 7

1.2. Место дисциплины в структуре ООП направления. 7

1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины 7

1.4. Структура и содержание дисциплины.. 8

1.4.1. Структура дисциплины.. 8

1.4.2. Содержание дисциплины. Распределение фонда времени по темам и видам занятий 8

1.4.3. Тематический план изучения дисциплины.. 9

1.4.4. Лабораторные работы.. 10

1.4.5. Содержание самостоятельной работы.. 11

1.5. Образовательные технологии.. 12

1.6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. 12

2. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ ………… ………………………………15

Определения, понятия, терминология. 15

Вопросы для самопроверки. 17

2.1. Математические методы описания линейных непрерывных систем.. 17

2.1.1. Общая характеристика методов. 17

2.1.2. Использование дифференциальных уравнений. 17

2.1.3. Использование переходной и весовой функций. 21

2.1.4. Использование частотных передаточных функций. 22

2.1.5. Использование логарифмических частотных характеристик. 24

Вопросы для самопроверки. 25

2.2. Передаточные функции систем управления. 26

2.2.1. Соединение звеньев систем управления. 26

2.2.2. Преобразование структурных схем линейных систем.. 28

2.2.3. Передаточные функции систем управления. 30

2.2.4. Типовые динамические звенья систем управления. 32

Вопросы для самопроверки. 40

2.3. Детерминированные процессы в линейных стационарных системах автоматического управления. 40

2.3.1. Устойчивость замкнутых систем.. 40

2.3.2. Показатели качества АС.. 49

2.3.3. Проектирование (синтез) систем с заданными параметрами. 55

Вопросы для самопроверки. 60

2.4. Случайные процессы в линейных стационарных системах.. 61

Вопросы для самопроверки. 65

2.5. Оптимизация параметров систем управления. 66

2.5.1. Постановка задачи. 66

2.5.2. Оптимизация параметров системы при заданной структуре системы управления 66

2.5.3. Синтез оптимальной структуры системы управления. 68

2.6. Нестационарные системы управления. 74

2.6.1. Общие понятия, определения. 74

2.6.2. Методы анализа нестационарных. 75

2.7. Нелинейные системы автоматического управления. 76

2.7.1. Общие понятия, виды линейностей. 76

2.7.2. Особенности процессов в нелинейных системах. 78

2.7.3. Методы исследования нелинейных систем.. 79

Вопросы для самопроверки. 88

2.8. Дискретные системы автоматического управления. 89

2.8.1. Общие понятия, определения. 89

2.8.2. Z-преобразование. 92

2.8.3. Дискретные передаточные функции. 94

2.8.4. Частотные характеристики импульсных фильтров. 95

2.8.5. Характеристики решетчатых случайных процессов. 97

2.8.6. Шумы квантования по уровню.. 99

2.8.7. Теория линейных импульсных систем.. 101

2.8.8. Теория цифровых систем.. 110

Вопросы для самопроверки. 120

Ответы на вопросы для самопроверки. 121

3. Лабораторный практикум... …………………………………………………125

3.1. Лабораторная работа №1 «Знакомство с программной средой VisSim. Создание лабораторного стенда». 126

1. Краткие теоритические сведения. 126

2. Порядок выполнения работы.. 140

3. Отчет и защита работы.. 142

4. Контрольные вопросы.. 142

3.2. Лабораторная работа №2 «Построение и изучение переходных функций типовых звеньев». 143

1. Краткие теоретические сведения о типовых звеньях. 143

2. Задания к работе. 156

3. Отчет и защита работы.. 158

4. Контрольные вопросы.. 158

3.3. Лабораторная работа №3 «Исследование преобразования структурных схем» 160

1. Краткие теоритические сведения. 160

2. Задания к работе. 166

3. Отчет и защита работы.. 166

4. Контрольные вопросы.. 166

3.4. Лабораторная работа №4 «Построение и изучение частотных характеристик интегратора». 167

1. Краткие теоритические сведения о частотных характеристиках. 167

2. Задания к работе. 174

3. Отчет и защита работы.. 175

4. Контрольные вопросы.. 175

3.5. Лабораторная работа №5 «Построение и изучение частотных характеристик апериодического звена». 176

1. Краткие теоретические сведения. 176

2. Задания к работе. 178

3. Отчет и защита работы.. 182

4. Контрольные вопросы.. 183

3.6. Лабораторная работа №6 «Исследование устойчивости САУ по критерию Гурвица» 184

1. Краткие теоритические сведения. 184

2. Задания к работе. 187

3. Отчет и защита работы.. 188

Отчет по лабораторной работе должен содержать: 188

4. Контрольные вопросы.. 188

3.7. Лабораторная работа №7 «Исследование устойчивости и оптимизация САР» 189

1. Краткие теоретические сведения. Устойчивость и оптимизация САР.. 189

1.4. Устойчивость САР со звеном запаздывания в контуре. 196

2. Задания к работе. 201

3. Отчет и защита работы.. 202

4. Контрольные вопросы.. 202

3.8. Лабораторная работа №8 «Исследование устойчивости и оптимизация астатической САР». 204

1. Краткие теоретические сведения. 204

2. Задания к работе. 211

3. Отчет и защита работы.. 213

4. Контрольные вопросы.. 213

4. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины ………………………………………………………………………….214

4.1. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.. 214

4.1.1. Основная литература. 214

4.1.2. Дополнительная литература. 214

4.2. Программное обеспечение современных информационно-коммуникационных технологий и Интернет-ресурсы.. 214

5. Методические рекомендации (материалы) ……..…………………216

5.1. Методические рекомендации для преподавателя. 216

5.2. Методические указания для студентов. 216

5.3. Методические указания по выполнению контрольной работы.. 217

5.3.1. Цель работы.. 217

5.3.2. Задание на контрольную работу. 217

5.3.3. Методические указания к выполнению контрольной работы.. 219

6. Материально-техническое обеспечение дисциплины……………223

ПРИЛОЖЕНИЕ.. …………………………………………………………………………….224

ВВЕДЕНИЕ

Учебно-методический комплекс дисциплины «Основы теории управления» разработан для студентов направлений 230100.62 " Информатика и вычислительная техника", 230200.62 «Информационные системы» относится к вариативной части профессионального цикла дисциплин (код Б.3).

На изучение дисциплины «Основы теории управления» отводится учебным планом очной формы обучения 120 часов, в том числе лекционные занятия – 20 часов, лабораторные работы – 32 часов, самостоятельная работа – 68 часов. По окончанию изучения курса студенты сдают диф. зачёт с оценкой «неудовлетворительно», «удовлетворительно», «хорошо», «отлично».

При заочной форме обучения предусмотрены учебным планом лекционные занятия – 6 часов, лабораторные работы – 4 часа, а также выполнение контрольной работы.