2023-2024_26_05_06_65-23-12345-6217_plx_Основы автоматики и теории управления техническими системами_Эксплуатация судовых энергетических установок

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ АДМИРАЛА Ф.Ф.УШАКОВА»

ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА ИМЕНИ Г.Я.СЕДОВА

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Основы автоматики и теории управления техническими системами»

26.05.06 – Б1.О.26 – 2023 г.

ИВТ им. Г.Я. Седова – филиал

ФГБОУ ВО «ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Основы автоматики и теории управления техническими системами»

Индекс:

(Файл)

26.05.06 – Б1.О.26 – 2023 г.

Версия:

СТРАНИЦА СТАТУСА ДОКУМЕНТА

Директор ИВТ им. Г.Я. Седова – филиала ФГБОУ ВО «ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова»

А.В. Ющенко

«___»_________ 20__ г.

УТВЕРЖДАЮ

СИСТЕМА МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА (СМК)

СИСТЕМА СТАНДАРТОВ КАЧЕСТВА (ССК)

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«Основы автоматики и теории управления техническими системами»

Специальность

26.05.06 Эксплуатация судовых энергетических установок

шифр и полное наименование

Квалификация

Инженер-механик

наименование

Форма обучения

очная

очная (на базе основного общего образования; на базе среднего общего образования), заочная (на базе среднего общего образования

Год набора

2023 г.

Рабочая программа дисциплины «Основы автоматики и теории управления техническими системами» составлена с учетом требований Международной Конвенции ПДНВ-78 с поправками, ФГОС «Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования - специалитет по специальности 26.05.06 Эксплуатация судовых энергетических установок (приказ Минобрнауки России от 15.03.2018 г. № 192)», учебного плана по специальности «26.05.06 Эксплуатация судовых энергетических установок», а также в соответствии с требованиями и положениями СМК/ССК Института.

Рабочая программа обсуждена и одобрена на заседании Судовые энергетические установки, протокол № от г.

указать должность, наименование организации работодателя, ФИО, дату

Получено положительное заключение

Составитель(и) программы:

Семергей С.В.

должность, ФИО

Контроль документа:

Специалист по УМР УМУ Института

Визирование рабочей программы дисциплины для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа обновлена с учетом развития науки, техники, культуры, экономики, технической и социальной сферы, обсуждена и одобрена для исполнения в 20___/20___ учебном году на заседании кафедры ______________________, протокол № _______ от «____» __________ 20___ г.

Зав. кафедрой:

(ФИО)

Визирование рабочей программы дисциплины для исполнения в очередном учебном году

Зав. кафедрой:________________________

(ФИО)

Визирование рабочей программы дисциплины для исполнения в очередном учебном году

Зав. кафедрой:________________________

(ФИО)

Визирование рабочей программы дисциплины для исполнения в очередном учебном году

Зав. кафедрой:________________________

(ФИО)

Визирование рабочей программы дисциплины для исполнения в очередном учебном году

Зав. кафедрой:________________________

(ФИО)

ЛИСТ УЧЕТА ЭКЗЕМПЛЯРОВ

Место хранения экземпляра

№ экземпляра

Учебно-методический отдел учебно-методического управления

эл. документ

Облачное хранилище данных

эл. документ

ЛИСТ УЧЕТА ПРОВЕРОК И КОРРЕКТУРЫ

№ п/п

Проверка / Изменение №___

Дата проверки / внесения изменения

№ страницы

№ пункта

Отметка об актуализации (продление, изменение, переиздание, отмена)

Провел проверку / Учел изменение

Должность

ФИО

1 Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы.

В результате освоения основной профессиональной образовательной программы специалитета (бакалавриата), обучающийся должен овладеть следующими результатами обучения по дисциплине «Основы автоматики и теории управления техническими системами»:

Код и наименование компетенции

Планируемые результаты обучения по дисциплине

Код и наименование индикатора достижения компетенции

Знать:

- основы теории систем автоматического управления, свойства объектов автоматизации применительно к судовым механизмам и агрегатам, устройства и характеристики элементов судовой автоматики.

Уметь:

Владеть:

ОПК-2.1 Знает основы естественнонаучных и общеинженерных дисциплин, связанные с профессиональной деятельностью

Знать:

Уметь:

- определять параметры систем автоматического регулирования и оценивать качество их работы.

Владеть:

ОПК-2.2 Умеет применять основы естественнонаучных и общеинженерных дисциплин, связанные с профессиональной деятельностью

Знать:

Уметь:

Владеть:

- навыкамианализа систем автоматического регулирования,оценки их устойчивости и качества переходных процессов.

ОПК-2 Способен применять естественнонаучные и общеинженерные знания, аналитические методы в профессиональной деятельности

ОПК-2.3 Владеет навыками применения основ естественнонаучных и общеинженерных дисциплин, связанных с профессиональной деятельностью

Знать:

- базовую конфигурацию, принципы работы автоматических контрольных систем.

Уметь:

Владеть:

ПК-06 Способен осуществлять эксплуатацию электрооборудования, электронной аппаратуры и систем управления

ПК-06.10 Знает базовую конфигурацию, принципы работы автоматических контрольных систем

2 Место дисциплины в структуре образовательной программы

Дисциплина входит в обязательную часть учебного плана и изучается на 4 курсе в 7 семестре.

Дисциплина «Основы автоматики и теории управления техническими системами» базируется на знаниях, полученных при изучении таких дисциплин, как

- Метрология, стандартизация и сертификация

- Судовые вспомогательные механизмы, системы и устройства

- Введение в специальность. Основные элементы СЭУ и их назначение

- Теоретическая механика

- Теория механизмов и машин

- Техническая термодинамика и теплопередача

- Физика

- Математика

- Сопротивление материалов

- Теоретические основы электротехники

- Информатика

Знания, умения и практический опыт, приобретенные студентами в результате изучения данной дисциплины, позволят успешно освоить другие дисциплины учебного плана:

- Организация и несение безопасной вахты в машинном отделении судов (вкл. подготовку на тренажере машинного отделения)

- Техническое обеспечение безопасности морских судов

- Эксплуатация судовых двигателей внутреннего сгорания

- Эксплуатация судовых котельных установок и паропроизводящих установок

- Эксплуатация судовых энергетических установок

3 Объем дисциплины и виды учебных занятий

Общая трудоемкость дисциплины составляет 144 час.

Вид учебной работы

Всего

часов

из них в семестре

Учебные занятия с преподавателем, всего

В том числе:

Лекционные занятия

Практические занятия

Самостоятельная работа

Консультации (групповые), всего

Промежуточная аттестация:

КР

Общая трудоемкость дисциплины

144

4 Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества часов, видов учебных занятий и самостоятельной работы

Наименование разделов и тем дисциплины

Вид занятий (лекция (урок), семинар, практическое занятие, лабораторное занятие, курсовое проектирование (работа), самостоятельная работа), содержание занятия

Трудоемкость (часы)

Код компетенции ФГОС и/или Код компетентности Кодекса ПДНВ (согласно ОПОП)

7 семестр

Раздел 1.

Лекционные занятия:

Предмет и задачи дисциплины. Историческая справка. Понятия «автоматизация» и «управление». Задачи автоматизации. Этапы автоматизации. Классы автоматизации Регистра Российской Федерации. Требования к инженеру-судомеханику.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Автоматизация на морском транспорте

Самостоятельная работа:

Понятия «автоматизация» и «управление». Задачи автоматизации. Этапы автоматизации. Классы автоматизации Регистра РФ. ТребованияРегистра к автоматизации судов. Требований ГОСТ к автоматизации двигателей. Проработка учебного материала.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Лекционные занятия:

Автоматика. Система. Система автоматического управления. Система автоматического регулирования. Примеры автоматических систем. Факторы, определяющие состояния САР и САУ. Алгоритмы и программы управления. Структура системы управления. Замкнутые и разомкнутые системы. Функциональная схема САР. Математическое описание САР. Передаточные функции. Структурные схемы САР и их преобразования. Переход от уравнений элементов к уравнению САР. Частотные характеристики САР.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Основные понятия и формы записи уравнений динамики автоматических систем

Практические занятия:

Запись уравнений САР в дифференциальной форме, их линеаризация, получение изображений после преобразований Лапласа.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Основные понятия и формы записи уравнений динамики автоматических систем

Самостоятельная работа:

Основные понятия автоматики. Факторы, определяющие состояния САР и САУ. Структура системы управления. Замкнутые и разомкнутые системы. Функциональная схема САР. Математическое описание САР. Передаточные функции. Структурные схемы САР и их преобразования. Переход от уравнений элементов к уравнению САР. Частотные характеристики САР. Запись уравнений САР в дифференциальной форме, их линеаризация, получение изображений после преобразований Лапласа. Освоение учебного материала. Подготовка к практическому занятию 1.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Лекционные занятия:

Определение типового звена. Релейное, безинерционное, апериодическое, интегрирующее, колебательное, дифференцирующее звенья. Запаздывающее звено. Неустойчивое звено. Частотные характеристики типовых динамических звеньев.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Практические занятия:

Изучение принципов функционирования моделирующих пакетов. Исследование взаимосвязей между параметрами типовых динамических звеньев и их характеристиками.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Типовые динамические звенья

Самостоятельная работа:

Типовыединамические звенья и их характеристики. Принципы функционирования программных пакетов моделирующих САУ. Взаимосвязь между параметрами типовых динамических звеньев и их характеристиками. Освоение учебного материала. Подготовка к лабораторной работе 1.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Лекционные занятия:

Классификация объектов регулирования. Статические характеристики объектов

регулирования и их влияния на свойство самовыравнивания. Получение уравнений динамики объектов регулирования и их линеаризация. Безъёмкостные, одноёмкостные и многоёмкостные объекты. Определение характеристик объектов регулирования экспериментальными методами. Графические и графоаналитические методы. Динамические характеристики типовых объектов регулирования. Примеры определения параметров объектов регулирования графическим методом. Особенности аналитических методов определения характеристик объектов регулирования. Аппроксимация переходной функции объектов регулирования экспонентой и участком запаздывания.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Свойства объектов управления

Практические занятия:

Обработка разгонной характеристики объекта регулирования.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Свойства объектов управления

Самостоятельная работа:

Классификация объектов регулирования, их статические характеристики и уравнения динамики. Безъёмкостные, одноёмкостныеи многоёмкостные объекты. Определение характеристик объектов регулирования экспериментальными методами; графические и графоаналитические методы. Динамические характеристики типовых объектов регулирования. Примеры определения параметров объектов регулирования графическим методом. Особенности аналитических методов определения характеристик объектов регулирования. Аппроксимация переходной функции объектов регулирования экспонентой и участком запаздывания. Обработка разгонной характеристики объекта регулирования. Освоение учебного материала. Подготовка к практическому занятию 2.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Лекционные занятия:

Принципы регулирования. Основные законы регулирования. Классификация регуляторов. Элементы регулятора. Уравнения динамики и характеристики судовых гидравлических регуляторов. Уравнения динамики и характеристики судовых пневматических регулирующих устройств. Вывод уравнений динамики регуляторов. Характеристики уравнения гидравлического регулятора с жёсткой обратной связью.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Практические занятия:

Ознакомление с принципами разомкнутого и замкнутого регулирования. Исследование процессов преобразования сигналов в каналах типового ПИД-регулятора.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Практические занятия:

Уравнения динамики и характеристики судовых регуляторов.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Регуляторы и их свойства

Самостоятельная работа:

Принципы и основные законы регулирования. Классификация регуляторов. Элементы регулятора. Уравнения динамики и характеристики судовых гидравлических регуляторов и судовых пневматических регулирующих устройств. Вывод уравнений динамики регуляторов. Характеристики уравнения гидравлического регулятора с жёсткой обратной связью. Принципы разомкнутого и замкнутого регулирования. Преобразование сигналов в каналах типового ПИД-регулятора. Освоение учебного материала. Подготовка к лабораторной работе 2 и практическому занятию 3.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Лекционные занятия:

Статические свойства САР. Расчёт статической характеристики САР. Соотношения между статическими показателями системы, регулятора и объекта

регулирования. Динамические характеристики САР. Анализ влияния статических и динамических характеристик элементов регулятора на свойства САР. Влияние обратных связей на свойства САР.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Свойства систем автоматического регулирования

Практические занятия:

Проведение преобразований САР на примерах.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Свойства систем автоматического регулирования

Самостоятельная работа:

Статические свойства САР. Статическая характеристика САР. Соотношения между статическими показателями системы, регулятора и объекта регулирования. Динамические характеристики САР. Анализ влияния статических и динамических характеристик элементов регулятора на свойства САР. Влияние обратных связей на свойства САР. Преобразования САР. Освоение учебного материала. Подготовка к практическому занятию 4.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Лекционные занятия:

Основные понятия и определения устойчивости. Математическая оценка

устойчивости САР. Алгебраические критерии устойчивости. Графоаналитический критерий Михайлова. Частотные критерии устойчивости. Влияние параметров звеньев САР на ее устойчивость. Показатели качества переходных процессов в

САР. Методы исследования качества систем автоматического регулирования. Точные методы построения переходных процессов. Приближенные методы построения переходных процессов. Интегральные оценки переходных процессов

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Практические занятия:

Анализ устойчивости САР. Приобретение навыков использования критериев устойчивости.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Практические занятия:

Оценка качества регулирования. Ознакомление с основными группами критериев качества (оценивающими точность, устойчивость, быстродействие и обобщённые свойства САР).

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Устойчивость САР. Анализ качества переходных процессов САР

Самостоятельная работа:

Основные понятия и определения устойчивости. Математическая оценка

устойчивости САР. Алгебраические и частотные критерии устойчивости. Влияние параметров звеньев САР на её устойчивость. Показатели качества переходных процессов в САР. Методы исследования качества систем автоматического регулирования. Точные методы построения переходных процессов. Приближенные методы построения переходных процессов. Интегральные оценки переходных процессов и качества

регулирования. Освоение учебного материала. Подготовка к лабораторным работам 3 и 4.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Настройка систем. Самонастраивающиеся автоматические системы

Лекционные занятия:

Методы настройки САР. Их достоинства, недостатки, область применения. Установление факта и места возникшей неполадки в работе САР по статическим

характеристикам. Настройка САР по переходным функциям. Примеры расчёта.

Частотные методы определения оптимальных параметров настройки регуляторов.

Понятие о самонастраивающихся автоматических системах, особенности их

математического описания и методов исследования. Понятие об оптимизации и

перспективы применения оптимальных систем на судах. Методы оптимизации.

Адаптивные системы.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Практические занятия:

Изучение электрического регулятора давления пара в котле с последовательным корректирующим устройством и следящей системой, его настройки и испытаний.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

Настройка систем. Самонастраивающиеся автоматические системы

Самостоятельная работа:

Методы настройки САР. Их достоинства, недостатки, область применения. Установление факта и места возникшей неполадки в работе САР по статическим характеристикам. Настройка САР по переходным функциям. Примеры расчёта. Частотные методы определения оптимальных параметров настройки регуляторов. Понятие о самонастраивающихся автоматических системах, особенности их математического описания и методов исследования. Понятие об оптимизации и перспективы применения оптимальных систем на судах. Методы оптимизации. Адаптивные системы.

ОПК-2.1,ОПК-2.2,ОПК-2.3,ПК-06.10

5 Фонд оценочных материалов для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине

Фонд оценочных материалов по дисциплине «Основы автоматики и теории управления техническими системами» приведен в обязательном приложении к рабочей программе.

6 Перечень основной и дополнительной учебной литературы, необходимой для освоения дисциплины

7 Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

№ п/п

Наименование информационного ресурса

Ссылка на информационный ресурс

Электронно-библиотечная система IPR BOOKS

http://www.iprbookshop.ru

8 Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

№ п/п

Наименование

специализированных аудиторий,

кабинетов, лабораторий,

тренажеров и пр.

Перечень основного оборудования

9 Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Образовательные технологии

Учебный процесс при преподавании курса основывается на использовании традиционных, инновационных и информационных образовательных технологий. Традиционные образовательные технологии представлены лекциями и семинарскими (практическими) занятиями. Инновационные образовательные технологии используются в виде широкого применения активных и интерактивных форм проведения занятий. Информационные образовательные технологии реализуются путем активизации самостоятельной работы студентов в электронной информационно-образовательной среде (ЭИОС).

Дисциплина может быть реализована частично или полностью с использованием ЭИОС Института (ЭО и ДОТ). Аудиторные занятия и другие формы контактной работы обучающихся с преподавателем могут проводиться с использованием платформ Microsoft Teams, в том числе, в режиме онлайн-лекций и онлайн-семинаров.

Рекомендации по освоению лекционного материала, подготовке к лекциям

Лекции (урок) являются одним из видов учебной деятельности обучающихся при освоении образовательной программы среднего профессионального образования. В ходе лекций преподаватель излагает и разъясняет основные, наиболее сложные понятия темы, тенденции развития, а также связанные с ней теоретические и практические проблемы, дает рекомендации и указания на подготовку к практическим занятиям и самостоятельной работе.

Рекомендации по подготовке к практическим занятиям

Проведение практических занятий должно быть направлено на углубление и закрепление знаний, полученных на лекциях и в процессе самостоятельной работы. Проведение практических занятий направлено на формирование навыков и умений самостоятельного применения полученных знаний в практической деятельности. Практическое задание начинается со вступительного слова преподавателя, формулирующего цель занятия и характеризующего его основную проблематику. Преподаватель задает вопросы по теме занятия, заслушиваются ответы обучающихся. Поощряется выдвижение и обсуждение альтернативных мнений.

Практические занятия предполагают решение практических заданий.

В целях контроля подготовленности обучающихся преподаватель в ходе занятий осуществляет текущий контроль знаний путем проведения устных опросов, контрольно-практического задания, тестовых заданий.

Рекомендации по организации самостоятельной работы

Самостоятельная работа включает изучение учебной, учебно-методической литературы, поиск в сети Интернет публикаций по актуальным вопросам, связанным с проблематикой дисциплины; освоение теоретического материала; подготовку к практическим занятиям, подготовку к экзамену.

Завершается изучение дисциплины экзаменом / зачетом.

При подготовке к экзамену/зачету необходимо ориентироваться на конспекты лекций, рабочую программу дисциплины, рекомендуемую литературу, Интернет-ресурсы. Нужно знать, понимать смысл основных понятий и терминов и уметь его разъяснять; демонстрировать формируемые в результате освоения дисциплины общепрофессиональные и профессиональные компетенции.