МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова»

Кафедра автоматизации технологических процессов и производств

Синтез дискретной автоматики

Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 220301«Автоматизация технологических

процессов и производств (по отраслям)» всех форм обучения

Самостоятельное учебное электронное издание

СЫКТЫВКАР 2012

2

УДК 681.5 ББК 32.965 С38

Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой автоматизации технологических процессов и производств Сыктывкарского лесного института

Утвержден к изданию в электронном виде советом лесотранспортного факультета

Сыктывкарского лесного института

Со с т а ви т е л ь : кандидат экономических наук, доцент Е. Ю. Сундуков

От в . р е д ак т о р :

кандидат технических наук, доцент А. Н. Юшков

С38

Синтез дискретной автоматики [Электронный ресурс] : учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ. спец. 220301 «Автоматиза-ция технологических процессов и производств (по отраслям)» всех форм обучения : самост. учеб. электрон. изд. / Сыкт. лесн. ин-т ; сост.: Е. Ю. Сундуков. – Электрон. дан. – Сыктывкар : СЛИ, 2012. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com. – Загл. с экрана.

В издании помещены материалы для освоения дисциплины

«Синтез дискретной автоматики». Приведены рабочая программа кур-са, методические указания по различным видам работ.

УДК 681.5

ББК 32.965

_______________________________________________________________________________________________

Самостоятельное учебное электронное издание

Составитель: Сундуков Евгений Юрьевич

СИНТЕЗ ДИСКРЕТНОЙ АВТОМАТИКИ

Электронный формат – pdf. Объем 1,0 уч.-изд. л.

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет

имени С. М. Кирова» (СЛИ), 167982, г. Сыктывкар, ул. Ленина, 39, institut@sfi.komi.com, www.sli.komi.com

Редакционно-издательский отдел СЛИ.

© СЛИ, 2012

Сундуков Е. Ю., составление, 2012

3

СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ 4 1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ СИНТЕЗ ДИСКРЕТНОЙ АВТОМАТИКИ 5 1.1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе 5 1.2. Задачи изучения дисциплины 5 1.3. Перечень дисциплин и тем, усвоение которых необходимо 5 для изучения дисциплины 5 1.4. Дополнение к нормам государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования 5 2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 6 2.1. Лабораторные работы, их наименование и объем в часах 6 2.2. Самостоятельная работа и контроль успеваемости 6 2.3. Распределение часов по темам и видам занятий 7 3. СБОРНИК ОПИСАНИЙ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 8 4. ВЫПОЛНЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ 14 5. ТЕСТОВЫЕ АТТЕСТАЦИОННО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ 17 6. ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ 20 К ЗАЧЕТУ 20 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 20 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 21

4

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебно-методический комплекс (УМК) представляет совокупность раз-личных дидактических средств обучения, призванных управлять самостоятель-ной работой студента в процессе изучения дисциплины «Синтез дискретной ав-томатики» и рационально использовать время, предусмотренное образователь-ными стандартами на выполнение всех видов работ как аудиторных, так и са-мостоятельных. В состав УМК по дисциплине «Синтез дискретной автоматики» входят: задачи изучения дисциплины и компетенции; нормы государственного образо-вательного стандарта; темы дисциплины и их содержание, структурированное по видам учебных занятий; рекомендации по самостоятельному изучению тео-ретического материала с контрольными вопросами по каждой теме; тестовые аттестационно-педагогические измерительные материалы для обеспечения воз-можности проверки остаточных знаний студентов; рекомендации по выполне-нию курсовой работы; задания для выполнения контрольных работ; примерный перечень экзаменационных вопросов, список рекомендуемой литературы. Материалы, представленные в УМК, актуализированы на дату выпуска учебно-методической разработки.

5

1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ СИНТЕЗ ДИСКРЕТНОЙ

АВТОМАТИКИ

Рабочая программа составлена в дополнение к Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 220000 «Автоматика и управление» специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и произ-водств (лесная и лесопромышленная отрасли)»

1.1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРО-ЦЕССЕ

1.1. Цель преподавания дисциплины

Целью преподавания дисциплины является подготовка инженеров автоматизированных производств, способных в практической деятельности применять методы автоматизирован-ного проектирования АСУТП и П, программирования промышленных контроллеров, техни-ческого обслуживания и ремонта средств автоматизации.

1.2. Задачи изучения дисциплины

В результате изучения дисциплины студент должен знать: модели дискретных сигналов; классификацию дискретных систем, их математическое описание; последние тенденции рынка промышленной автоматики; современные методы создания распределенных АСУТП и человеко-машинного интерфейса; средства программирования промышленных контроллеров. В результате изучения курса студент обязан уметь проектировать и технически реализовы-вать автоматизированные системы технологических процессов в лесной промышленности .

1.3. Перечень дисциплин и тем, усвоение которых необходимо для изучения дисциплины

Для полноценного усвоения учебного материала по дисциплине «Синтез дискретной

автоматики» студентам необходимо иметь знания по дисциплинам «Высшая математика», «Информатика», «Теория автоматизированного управления».

1.4. Дополнение к нормам государственного образовательного стандарта

высшего профессионального образования

Классификация дискретных систем, их математическое описание. Z-преобразование. Пе-редаточные функции дискретных систем. Устойчивость дискретных систем. Стабилизация дискретных систем автоматического управления. Синтез оптимальных дискретных систем с ЭВМ.

6

2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Распределение часов по формам и видам занятий

Форма обучения Очная Заочная Заоч. сокр. Курс 5 5 Семестр 6 Всего часов 35 35 35 Из них аудиторных часов 16 4 4 Лекции - - - Лабораторные 16 4 4 Самостоятельная работа 19 31 31 Контрольная работа - 5 5 Зачет 6 5 5

2.1. Лабораторные работы, их наименование и объем в часах № п/п Наименование работы Кол-во

(часов) очная / заоч.

1 Математическое описание дискретных систем. Z-преобразование. Передаточные функции дискретных систем. Устойчивость дискретных систем.

8/2

2 Стабилизация дискретных систем автоматиче-ского управления.

4/-

3 Синтез оптимальных дискретных систем с ЭВМ

4/2

Итого 16/4 2.2. Самостоятельная работа и контроль успеваемости

Очная форма обучения

Вид самостоятельной работы Количество часов

Вид контроля успеваемости

1. Подготовка к лабораторным занятиям 11 ФО, зачет 2. Подготовка к зачету 8 Зачет

ВСЕГО 19 Зачет

Заочная форма обучения полная и сокращенная

Вид самостоятельной работы Количество часов

Вид контроля успеваемости

1. Подготовка к лабораторным занятиям 4 ФО, зачет 2. Самостоятельное изучение материала 2 Зачет

7

3. Подготовка к контрольной работе 16 АКР 4. Подготовка к зачету 9 зачет

ВСЕГО 31 АКР, зачет

2.3. Распределение часов по темам и видам занятий Очная форма обучения

Наименование темы дисциплины

Объем работы студента (ч) Форма контроля успеваемости лекции ЛЗ СР всего

1. Математическое описание дис-кретных систем.

- 8 3 11

ФО, ОЛР

2. Стабилизация дискретных сис-тем автоматического управления

- 4 3 7

ФО, ОЛР

3. Синтез оптимальных дискрет-ных систем с ЭВМ

- 4 5 9

ФО, ОЛР

Подготовка к зачету – – 8 8 Зачет ВСЕГО - 16 19 35 Зачет

ЛЗ – лабораторные занятия; СР – самостоятельная работа; ФО – фронтальный опрос текуще-го материала; ОЛР – отчет по лабораторной работе. Успеваемость студентов определяется на зачете.

Заочная форма обучения

Наименование темы дисциплины

Объем работы студента (ч) Форма контроля успеваемости лекции ЛЗ СР всего

1. Примеры дискретных систем ав-томатического управления

– 2 2 4 ФО, ОЛР

2. Стабилизация дискретных сис-тем автоматического управления

– – 2 2 ФО

3. Синтез оптимальных дискрет-ных автоматических систем

– 2 2 4 ФО, ОЛР

Подготовка к контрольной работе – – 16 16 АКР Подготовка к зачету – – 9 9 Зачет

ВСЕГО – 4 31 35 к/р, зачет ЛЗ – лабораторные занятия; СР – самостоятельная работа; ФО – фронтальный опрос те-

кущего материала; ОЛР – отчет по лабораторной работе; АКР – аудиторная контрольная ра-бота. Успеваемость студентов определяется на зачете.

8

3. СБОРНИК ОПИСАНИЙ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Тема 1. Математическое описание дискретных систем Задание 1. Для одноконтурной системы (рис. 3.1) с параметрами

;10][ == ДkzD =)( pWp

k0 ; 1

0 5.0 −= ck

определить, при каких значениях периода дискретности система устойчива; найти период дискретности, при котором переходный процесс заканчивается за один шаг; определить ус-

тановившуюся ошибку )( устζ для входного сигнала 10)( bbtx += t , где 20 =b ; 1

1 5.0 −= cb . Эффектом квантования по уровню и запаздыванием пренебречь.

Рисунок 3.1 – Контур управления исследуемой системы Задание 2. Дана система регулирования с ЭВМ в контуре управления, где

20)(

pkpW = ,

10 5.2 −= ck ; cT 2.00 =

Оценить устойчивость системы для следующих случаев:

а) ДkzD =][ ;

б) 1

1

1

1][ −

−

+−=

bz

azkzD Д ,

где .5.0;7.0;10 === bakД

Указание. Эффектом квантования сигналов по уровню и запаздыванием в ЭВМ пре-

небречь. Для случая а) построить годограф корней характеристического уравнения и по его

виду оценить структурную устойчивость системы. Для случая б) применить алгебраический

критерий устойчивости путем последовательного деления характеристического полинома на

обраный.

Тема 2. Стабилизация дискретных систем автоматического управления

Алгебраические критерии устойчивости

АД D[z] ДА W(p)

9

Необходимое условие устойчивости

Характеристическое уравнение системы с помощью теоремы Виета может быть записано в

виде

D(p) = aopn + a1p

n-1 + a2pn-2 + ... + an = ao(p-p1)(p-p2)...(p-pn) = 0,

где p1, p2, ..., pn - корни этого уравнения. Если система устойчива, значит все корни левые, то

есть вещественные части всех корней

отрицательны, что можно записать как ai = -|ai| < 0.

Подставим их в уравнение:

a0(p + |a1|)(p + |a2| - jω2)(p + |a2| + jω2)... = 0.

Перемножая комплексно сопряженные выражения, получим:

a0(p + |a1|)((p + |a2|)2 + (2ω)2)... = 0.

После раскрытия скобок должно получиться выражение

a0pn + a1p

n-1 + a2pn-2 + ... + an = 0.

Так как в скобках нет ни одного отрицательного числа, то ни один из коэффициентов

a0,a1,...,an не будет отрицательным. Поэтому необходимым условием устойчивости САУ яв-

ляется положительность всех коэффициентов характеристического уравнения: a0 > 0, a1 > 0,

... , an > 0. В дальнейшем будем рассматривать только уравнения, где a0 > 0. В противном

случае уравнение домножается на -1.

Рассмотренное условие является необходиным, но не достаточным условием. Необхо-

димые и достаточные условия дают алгебраические критерии Рауса и Гурвица.

Необходимое и достаточное условие устойчивости линейных дискретных систем мо-

жет быть сформулировано так: замкнутая система будет устойчивой, если корни характери-

стического уравнения D*(z) = 0 находятся внутри круга единичного радиуса. Условия устой-

чивости на комплексной плоскости иллюстрируются рис. 3.2. Если речь идет об устойчиво-

сти разомкнутой системы, то оценивается расположение корней уравнения Q*(z) = 0 и при-

меняются сформулированные выше условия. Исследование дискретных систем автоматиче-

ского управления базируется в основном на аппарате z-преобразования. Определение при

этом устойчивости по расположению корней характеристического уравнения относительно

круга единичного радиуса в реальных случаях может быть сложным и неудобным (высокий

порядок уравнения, повторение громоздкой процедуры вычисления при неудовлетворитель-

ных предыдущих результатах и т.п.). Для упрощения задачи, как и в случае непрерывных

10

линейных систем, можно использовать критерии устойчивости, позволяющие избежать ре-

шения характеристического уравнения D*(z) = 0.

Рисунок 3.2 - Условия устойчивости в плоскости корней

Тема 3. Синтез оптимальных дискретных систем с ЭВМ

Задача ЭВМ заключается в обеспечении желаемых динамических характеристик сис-

темы управления посредством использования корректирующих программ в ЭВМ. В этом

случае ЭВМ представляет собой по существу цифровой фильтр с заданными характеристи-

ками. Цифровые системы управления имеют квантование по времени, что относит их к клас-

су дискретных (импульсных) систем, и квантование по уровню (в АЦП и ЦАП), что делает

их нелинейными. Если разрядность входных и выходных преобразователей достаточно вели-

ка, то их нелинейностью можно пренебречь, при этом рассматривается линеаризованная

дискретная система с учетом влияния, оказываемого квантованием по уровню, в виде допол-

нительного шума квантования, рассматриваемого как случайный процесс с равновероятным

законом распределения.

При исследовании дискретных систем широкое использование получили методы теории ре-

шетчатых функций, z -преобразование, w - преобразование.

Дискретная линейная система может быть представлена в виде последовательного соедине-

ния импульсного элемента ИЭ, экстраполятора, формирующего импульсы заданной формы,

с передаточной функцией ( )pWэ и непрерывной части с передаточной функцией ( )pWн

(рис. 3.3).

11

Рисунок 3.3 – Представление дискретной линейной системы

Сигнал на входе экстраполятора рассматривается в дискретные моменты времени

( )K2,1,0=nnT , где T – период дискретности. Хотя сигнал на выходе НЧ непрерывен,

будем рассматривать его в эти же дискретные моменты времени.

Таким образом, дискретным фильтром называется устройство, которое получает входные

сигналы и выдает выходные в дискретные моменты времени.

Изображения ( z -преобразования) входной и выходной величин дискретного фильтра связа-

ны между собой его дискретной передаточной функцией

( ) ( )( )zx

zxzW

вх

вых= .

( )zW определяется как z -преобразование от приведенной весовой функции фильтра [ ]nwП

( ) ( ){ } [ ]∑∞

=

−==0n

nПП znwtwZzW .

Приведенную весовую функцию можно найти как обратное преобразование Лапласа от пе-

редаточной функции приведенной непрерывной части ( )pWП :

( ) ( ){ }pWLtw ПП

1−= ,

где ( ) ( ) ( )pWpWpW нэП ⋅= .

В цифровых системах используется экстраполятор нулевого порядка, формирующий прямо-

угольные импульсы длительностью T и высотой, равной значению непрерывной функции в

начале текущего периода дискретности. При этом

( )zp

z

p

epW

pT

э

11 −=−=−

.

Тогда, в соответствии с изложенным выше, имеем

( ) ( ) ( )

−=

−=

p

pWZ

z

zpW

pz

zZzW н

н

11 .

12

Передаточная функция ЭВМ ( )zD представляет собой отношение изображений выходной и

входной величин, взятых в цифровой форме:

( ) ( )( ) sk

zazaa

zbzbb

zE

zUzD

kkk

sss ≥

++++++==

−

− ;01

01

K

K

.

Здесь ( )zE и ( )zU – изображение решетчатых функций входа [ ]ne и выхода [ ]nu ЭВМ.

Поделив числитель и знаменатель на kz , получим (для sk = )

( )k

k

kk

zazaa

zbzbbzD −−

−−

++++++=

K

K

110

110

или

( ) ( ) ( ) ( )zEzbzbbzUzazaa kk

kk

−−−− +++=+++ KK

110

110 .

При переходе к оригиналам получим

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]knebnebnebknuanuanua kk −++−+=−++−+ KK 11 1010 .

Последнее уравнение всегда можно привести к виду, когда 10 =a . При этом получим

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ]knuanuaknebnebnebnu kk −−−−−−++−+= KK 11 110 .

Последнее уравнение представляет собой алгоритм работы ЭВМ, представляющий собой

дискретный фильтр с передаточной функцией ( )zD .

Текущее значение выходного сигнала ЭВМ [ ]nu формируется с использованием текущего

значения входного сигнала [ ]ne , а также предыдущих значений входного и выходного сиг-

налов, хранящихся в памяти ЭВМ.

Таким образом, структурная схема цифровой системы управления будет иметь вид как на

рис. 3.4.

Рисунок 3.4 – Структурная схема цифровой системы

Передаточная функция разомкнутой системы

13

( ) ( ) ( )

−=

p

pWZ

z

zzDzW н1

.

Передаточная функция замкнутой системы будет

( ) ( )( )

( )( )zG

zX

zW

zWzФ =

+=

1 .

Передаточная функция по ошибке

( ) ( )( )( )zG

zE

zWzФe =

+=

1

1 .

В приведенной структурной схеме системы ЭВМ выполняет роль дискретного корректи-

рующего устройства ( )zp , аналоговый вариант которого получен в первой части работы.

Поэтому возникает задача преобразования фильтра из непрерывной области в дискретную.

Существует ряд методов расчета дискретных цифровых фильтров по аналоговым фильтрам

непрерывного времени, наиболее распространенными из которых являются следующие:

а) метод инвариантного преобразования, позволяющий обеспечить соответствие частотных

характеристик исходного аналогового фильтра и рассчитываемого цифрового фильтра. При

реализации метода переход от передаточной функции ( )pWk аналогового фильтра (коррек-

тирующего устройства) к передаточной функции цифрового фильтра ( )zD осуществляется с

помощью отображения, при котором используется замена

dTez

T

dp −−−↔

+ 11

1 .

Применение этого метода требует разложения исходной передаточной функции на простые

дроби

( ) ∑= +

=N

i i

ik dp

CpW

1 .

б) метод билинейного преобразования, получивший широкое распространение на практике

при преобразовании аналоговых фильтров и использующий следующую замену:

( )( )1

1

1

12−

−

+−↔

z

z

Tp .

При билинейном преобразовании импульсная и фазовая характеристики аналогового и циф-

рового фильтра не совпадают.

14

4. ВЫПОЛНЕНИЕ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Рекомендации по выполнению контрольной работы

Каждый студент выполняет контрольную работу по индивидуальному заданию. Кон-

трольная работа выполняются студентами аудиторно.

Задание: Разработать блок-схему и принципиальную схему дискретного ав-томата реализованного на элементах аналоговой и цифровой техники.

Составить программу для микропроцессорного контроллера «ZELIO LOGIC 2» или «MITSUBICHI».

Микроконтроллер должен управлять работой четырех следующих выходных устройств

А - электромагнитного реле,

В - электродвигателя, работающего по заданной циклограмме,

С - вентилятора, работающего в заданных интервалах температур.

D – блока индикации, считающий время работы двигателя и время его оста-новки

Входные сигналы автомата формируют четыре источника a, b, c, d, срабаты-вающие по циклограмме.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

1. При выполнении задания составить программу для микропроцессорного контроллера «Mitsubischi» или «Zelio Logic 2». Произвести набор программы и за-пустить её в режиме реального времени. Работает автомат по заданному циклу импульсов. Длительность цикла указана в задании. При составлении программы учесть пункт 2.

2. При нажатой кнопке а, b, с и d исходная ситуация воспринимается как ло-гический ноль и является приоритетной по отношению сигналов циклограммы.

Источники входных сигналов

а – кнопка с нормально замкнутым контактом,

b - кнопка с нормально замкнутым контактом,

с - кнопка с нормально замкнутым контактом,

d – сигнал логической единицы.

3. Состояние выходного сигнала А в зависимости от входных сигналов a, b, c, d определяется следующей таблицей истинности:

15

a

b

c

d

A

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

0

0

0

1

1

0

0

0

0

0

1

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

1

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

0

0

1

0

1

1

1

1

0

1

1

0

0

1

1

1

1

0

1

1

X

0

1

1

1

1

1

1

1

1

1

Срабатывание выходного устройства А происходит с приходом первого сиг-нала логической единицы для этого устройства и удерживается в течении опреде-ленного числа тактов. Отсчет тактов должен происходить в обратном порядке от цифры 15 до цифры 1.

Длительность цикла 2 секунды

4. Состояние выходного сигнала В (работа двигателя) задано циклограммой, в которой при совпадении трех любых сигналов a, b, c, d происходит включение двигателя. При срабатывании устройства В должна одновременно произойти ин-дикация последней цифры зачетной книжки и удерживаться до окончания цикла.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

abcd

B

5. Выходной сигнал С появляется в момент окончания сигнала В, а исчезает, если число появления сигнала А сравняется с числом 8.

6. Для формирования сигнала А используется следующее реле:

№ п/п

Наименование реле Параметры устройства

1. Реле герконовое Uраб = 11В, Rобм= 420 Ом

7 . Для пуска электродвигателя применить промежуточное реле микропро-цессора. В качестве датчика сигнала температуры использовать унифицированный токовый сигнал 4-20 мА.

16

Использован следующий семисегментный светодиодный индикатор, высве-чивающий последнюю цифру номера зачетной книжки при появлении выходного сигнала В.

Тип индикатора Параметры индикатора ( схема включения; прямое па-дение напряжения; постоянный прямой ток через один сегмент)

1. АЛС355А Общий катод; Uпрям = 3,5В; Iпрям = 20мА

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ:

1. Составление минимизированного логического выражения для формирования выходного сигнала А.

2. Разработка схемы для формирования выходного сигнала А.

3. Разработка принципиальной и функциональной схем для формирования выход-ного сигнала А. (При разработке следует учитывать особенности входных уст-ройств, формирующих сигналы a, b, c, d).

4. Разработка логического выражения, функциональной и принципиальной схемы для формирования выходного сигнала В.

5. Разработка принципиальной схемы для формирования выходного сигнала С.

6. Расчет и выбор элементов выходного УСО с устройством А. (устройство согла-сования с объектом).

7. Описание работы устройства, в том числе и в момент включения.

8. Расчет потребляемого тока устройства всех потребителей и предъявление тре-бований к источникам питания.

9. Расчет компенсационного стабилизатора напряжения.

17

5. ТЕСТОВЫЕ АТТЕСТАЦИОННО-ПЕДАГОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИ-ТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Из предложенных вариантов необходимо выбрать правильный ответ.

1. Какие системы управления являются автоматизированными?

а) системы, в которых функции управления выполняет человек; б) системы, в которых функции управления распределены между человеком и

автоматикой; в) системы, в которых функции управления выполняет автоматика; г) системы, в которых функции управления выполняет компьютер.

2. Совокупность устройств автоматики и физических объектов, обеспечивающих передачу сообщений из одного места в другое называют:

а) каналом связи; б) линией связи; в) интерфейсом; г) система связи.

3. Какой вид имеет задающее воздействие в системах программного управления? а) может принимать произвольные значения; б) является постоянной величиной; в) является заранее заданной функцией от времени; г) представляет собой цифровой сигнал, поступающий от компьютера.

4. По форме выхода сигнала измерительные устройства делятся: а) аналоговые и дискретные; б) цифровые и стрелочные; в) непрерывные и дискретные; г) электрические и неэлектрические.

5. Какое из приведенных математических описаний не относится к линейным сис-темам управления?

а) ; б) ;

в) ; г) .

18

6. АСУ, выполняющие функции непосредственного цифрового управления воздей-ствует:

а) непосредственно на исполнительные механизмы системы управления; б) на управляющие контроллеры; в) на управляющие преобразователи; г) на измерительные преобразователи.

7. К какому классу дискретных систем относится система с квантованием сигнала по уровню и по времени?

а) цифровые системы; б) аналоговые системы; в) цифроаналоговые системы; г) аналого-цифровые системы.

8. Сколько уровней дискретизации имеет цифровой сигнал, передаваемый с помо-щью двух байтовых слов?

а) 2; б) 256; в) 1024; г) 65536.

9. В чем измеряется двоичная аддитивная мера количества информации в двоич-ных единицах?

а) битах; б) байтах; в) единицах; г) бодах.

10. Каково функциональное назначение датчика в системе управления? а) регулировать параметры технологического процесса; б) подавлять шумы в канале измерения; в) корректировать информационный поток в канале обратной связи; г) предавать в систему информацию о текущем значении управляемой

величины.

11. К какому классу математических моделей относятся модели, устанавливающие однозначную связь между выходной переменной и входной?

а) детерминированные модели; б) модели переменных вход-выход; в) стохастические модели; г) нечеткая логика.

12. Каково функциональное назначение регулятора в системе управления?

19

а) передавать информацию в канал обратной связи; б) рассчитывать рассогласование между текущим и заданным значениями

управляемой величины; в) формировать управляющее воздействие в соответствии с заданным

законом управления; г) переключать систему управления с ручного режима управления на

автоматический.

13. В каком режиме работает оперативно-запоминающее устройство УВМ? а) в режиме записи; б) в режиме чтения; в) в режиме чтения и записи; г) в режиме хранения.

14. Каково функциональное назначение задающего устройства в системе управле-ния?

а) сравнивать задаваемое значение управляемой величины с реальным; б) задавать настроечные параметры регулятора; в) задавать интенсивность воздействия на объект управления; г) передавать в систему информацию о требуемом значении управляемой

величины.

15. Каково функциональное назначение вторичного преобразователя в системе управления?

а) нормировать сигнал, поступающий от датчика; б) подавлять шумы в канале управления; в) определять спектральные характеристики сигнала, поступающего от

датчика; г) повторное измерение управляемой величины.

16. В каком режиме работает постоянное запоминающее устройство УВМ? а) в режиме записи; б) в режиме чтения; в) в режиме чтения и записи; г) в режиме хранения.

17. Каково функциональное назначение регулирующего органа? а) анализировать отклонения от заданного значения управляемой

величины; б) формировать управляющее воздействие в соответствии с заданным

законом управления; в) обеспечить бесперебойную работу канал обратной связи; г) преобразовывать сигнал управления в непосредственное воздействие

на объект управления.

18. Классический метод вариационного исчисления целесообразно использовать для решения оптимальных задач

20

а) при наличии ограничений на переменные состояния и управления; б) при наличии ограничений только на переменные состояния; в) при наличии ограничений только на управления; г) при отсутствии каких-либо из указанных ограничений.

19. Какой сигнал не относится к аналоговым выходным сигналам измерительных приборов и измерительных преобразователей?

а) число, код; б) напряжение; в) ток; г) импульс.

20. Какой закон распределения случайных величин получил наибольшее распро-странение при оценке погрешностей результатов измерений:

а) параметрический; б) экспоненциальный; в) нормальный закон распределения; г) степенной.

6. ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЧЕТУ

1. Алгоритмическая структура объекта автоматики. 2. Модели дискретных сигналов. 3. Классификация дискретных систем, их математическое описание. 4. Z-преобразование. 5. Передаточные функции дискретных систем. 6. Устойчивость дискретных систем. 7. Критерии устойчивости (Рауса-Гурвица, Зубова ). 8. Управляемость. Построение программных управлений в дискретных системах. 9. Какова точность цифровых систем?

10. Как производится оценка качества цифровых систем? 11. В чем сущность процесса проектирования цифровых САУ? 12. Как осуществляется прохождение непрерывного сигнала через ЭВМ? 13. Критерий Найквиста устойчивости замкнутых дискретных систем. 14. Показатели качества дискретных систем управления. 15. Стабилизация при наличии возмущений. Метод встроенной модели.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Основная учебная литература 1. Сосонкин, В. Л. Системы числового программного управления [Электронный ре-

сурс] : учебное пособие для студентов вузов, получающих образование по направлению 550200 «Автоматизация и управление», специальности 210200 «Автоматизация технологиче-ских процессов и производств» и магистерской программе 550207 «Распределенные компь-ютерные информационно-управляющие системы» / В. Л. Сосонкин, Г. М. Мартинов ; Уни-

21

верситетская библиотека онлайн (ЭБС). – Москва : Логос, 2005. – 295 с. – (Новая Универси-тетская Библиотека). – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/89949/.

Дополнительная учебная, учебно-методическая литература 1. Бойт, К. Цифровая электроника [Текст] : [учебное пособие] / К. Бойт ; пер. с нем. М.

М. Ташлицкого. – Москва : Техносфера, 2007. – 471 с. – (Мир электроники). 2. Корнеев, Н. В. Теория автоматического управления с практикумом [Текст] : учеб.

пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. "Автомобиле- и тракторостроение" / Н. В. Корнеев, Ю. С. Кустарев, Ю. Я. Морговский. – Москва : Академия, 2008. – 224 с. – (Высшее профессиональное образование).

3. Практикум по автоматике. Математическое моделирование систем автоматического регулирования [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по агроинженерным спец. / Б. А. Карташов [и др.] ; под ред. Б. А. Карташова. – Москва : КолосС, 2006. – 184 с. + 1 эл. опт. диск (CD-ROM). – (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

4. Федоров, Ю. Н. Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка [Электронный ресурс] : учебно-практическое пособие / Ю. Н. Федоров ; Университетская библиотека онлайн (ЭБС). – Москва : Инфра-Инженерия, 2008. – 928 с. – Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/70501/.

5. Юревич, Е. И. Основы робототехники [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов / Е. И. Юревич. – 2-е изд. – Санкт-Петербург : БХВ – Петербург, 2005. – 416 эл. опт. диск (CD-ROM).

Дополнительная литература 1. Информатизация и системы управления в промышленности [Текст]/ научно-

технический журнал. – Москва : ИнформИздат. – Выходит ежеквартально. 2008 № 3,4; 2009 № 1-3;

2. Монтаж средств измерений и автоматизации [Текст] : справочник / под ред. А. С. Клюева. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва : Энергоатомиздат, 1988. – 488 с.

3. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования [Текст] : справочное пособие / под ред. А. С. Клюева. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Энерго-атомиздат, 1989. – 368 с.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

На кафедре имеется лаборатория «Средства автоматизации и управления технологи-ческими процессами», в которой имеются приборы и установки для проведения цикла лабо-раторных работ по данной дисциплине.