Структура и содержание дисциплины. Министерство образования и науки Республики Казахстан



Министерство образования и науки Республики Казахстан

Некоммерческое АО «Алматинский университет энергетики и связи»

Теплоэнергетический факультет

Кафедра «Промышленная теплоэнергетика»

 

 

                                                                   «Утверждаю»

                                                           Декан ТЭФ_________ М.У.Зияханов

                                                                            ___________2017г.

 

Силлабус дисциплины

 

TAUTE 3316 – ТАУ и САУ теплотехнологическими процессами

в теплоэнергетике

 

специальности 5B071700 – «Теплоэнергетика»

 

 

Курс                                  - 3

Семестр                            - 6

Всего                                     - 3 кредита

Всего по ECTS                 - 5 кредита

Всего часов                         - 135

Аудиторных часов           - 60

В том числе:

Лекции                              - 30

Лабораторные                  - 30

Практические                   - 0

СРО                                  - 75

СРCП                                - 30

Семестровые работы       - 3

Форма отчетности            - Экзамен

 

 

Алматы

 

 

Syllabus составили: Стояк Вячеслав Владимирович, к.т.н., профессор АУЭС, Джаманкулова Нелля Орналиевна доцент кафедры Промышленной теплоэнергетики на основании рабочего учебного плана специальности 5В071700 – «Теплоэнергетика»

 

 

Syllabus рассмотрен и одобрен на заседании кафедры ПТЭ

Протокол №  7  от «20» ______06_______2017г.  

Заведующий кафедрой ___________Мусабеков Р.А.

 

Syllabus рассмотрен и утвержден на заседании учебно-методической комиссии Теплоэнергетического факультета, протокол № 5 от «23»  06    2017г.

1 Преподаватели:

Джаманкулова Нелля Орналиевна,доценткаф ПТЭ, каб. А229.

Контакты: 8(727) 2925380, studentsbox@mail.ru

Бекалай Нұрипа Қырғызбайқызы,доценткаф ПТЭ АУЭС, каб. А 229.

Контакты: 8(727) 2925380, pte@aipet.kz.

 

2 Время и место проведения аудиторных занятийкурса указано в

расписании учебных занятий, график консультаций, СРСПразмещен на досках объявлений деканата теплоэнергетического факультета (Б227) и кафедры ПТЭ (А235).

Характеристика учебной дисциплины

3.1 Цель дисциплины – Формирование у специалистов теплоэнергетиков необходимых знаний и навыков в области теории автоматического управления теплоэнергетическими и теплотехническими процессами и установками.

Задачи изучения дисциплины

Изучение основных принципов построения систем автоматического управления на базе современных математических методов и технических средств, приобретении навыков анализа и синтеза систем управления.

Обеспечение надежности, маневренной, эффективной и безопасной работы теплотехнического оборудования невозможно без современных систем автоматического регулирования и управления.

Теплотехнические объекты автоматического управления обладают рядом особенностей, в том числе: наличие переходного и транспортного запаздывания, распределенность параметров, значительная инерционность, задание динамических свойств набором экспериментальных данных и др. Это предопределяет необходимость выделения из общей теории управления группы методов эффективного расчета теплотехнических и теплоэнергетических систем.

Описание дисциплины

Дисциплина рассчитана на студентов специальности «5В071700 –«Теплоэнергетика» и ставит целью ознакомить студентов с основными принципами построения систем автоматического управления на базе современных математических методов и технических средств.

Курс «ТАУ и САУ теплотехнологическими процессами в теплоэнергетике» входит в модуль МТЭ-11 учебного плана ивключает следующие основные разделы: Классификация и математическое описание систем автоматического управления. Исследование устойчивости динамических систем. Общее сведения о качестве переходных процессов в системах автоматического регулирования.

По окончании курса "ТАУ и САУ теплотехнологическими процессами в теплоэнергетике"студент должен

иметь представление:

- о принципах автоматического управления;

- об основных разновидностях систем управления;

- о целях, задачах и методах анализа и синтеза систем автоматического управления;

- о компьютерной поддержке анализа и синтеза систем;

- о последних достижениях в теории и технике автоматического управления.

знать:

- методы аналитического и экспериментального исследования статических и динамических характеристик объектов управления;

- методы составления и линеаризации  математических моделей динамических систем;

- методы анализа устойчивости динамических систем;

- методы анализа качества переходных процессов в системах управления;

-  методы моделирования и исследования систем автоматического управления с использованием аналоговой и цифровой вычислительной техники;

- методы математического описания и анализа устойчивости и качества цифровых систем управления;

- методы и инструментами имитационного моделирования и анализа систем управления.

уметь:

- описывать динамическую систему с помощью структурных схем и сигнальных графов, преобразовывать и упрощать структурные схемы;

- моделировать и исследовать динамическую систему с использованием аналоговой и цифровой вычислительной техники;

- анализировать устойчивость и качественные показатели работы системы автоматического управления;

- синтезировать систему требуемого качества.

3.4 Пререквизиты дисциплины: Физика, Химия, Математика, Техническая термодинамика, Электротехника и электроника, Теплотехнические измерения и контроль, Теплоэнергетические системы и энергоиспользование, Методы моделирования и оптимизации теплотехнологических процессов и установок, Котельные установки ТЭС, Паровые и газовые турбины, Вспомогательное оборудование ТЭС.

3.5 Постреквизиты дисциплины: Реализациятеплоэнергетических процессов на ТЭС, эксплуатация основного оборудование ТЭС, Теплофикация и тепловые сети.

Структура и содержание дисциплины

Тематический план курса

Лекция Содержаний лекций Номер источника
1 2 3
1-2 Введение. Понятие об автоматическом управлении. Основные принципы построения систем автоматического управления (САУ).(1 час).Понятие о технологическом объекте управления. Особенности теплоэнергетических процессов и установок как объектов автоматизации).(1 час). [1,2,3] [5,12,14]
3-4* Принципы регулирования. Разомкнутые, замкнутые и комбинированные системы (1 час). Программные и следящие системы, системы дискретного действия. Понятие о цикловых программных системах управления. (1 час). [1,3,5,12,14]
5-6 Задачи исследования и расчеты ТАУ. Статика и динамика элементов САУ. Декомпозиция системы. (1 час). Составление дифференциальных уравнений динамических систем. Линеаризация уравнений. Безразмерная и операторная формы записи дифференциальных уравнений. (1 час). [1,3,5,12]
7-8 Применение преобразования Лапласа для решения линейных дифференциальных уравнений. Передаточная функция.(1час). Переходные, разгонные и импульсные характеристики. Частотные функции и характеристики элементов и систем. Понятие о передаточной функции и динамических характеристиках дискретных систем. (1 час). [1,3,12]
9-10* Свойства и характеристики элементарных линейных звеньев. (1 час). Соединение звеньев. Преобразование структурных схем. (1 час). [1,3,4,12]
11-12* Законы регулирования, статические и динамические характеристики распространенных автоматических регуляторов. [1,3,4,12]
13-14* Понятие об устойчивости динамической системы. (1 час). Корневой, графоаналический и алгебраический критерии устойчивости. Частотные методы анализа устойчивости. (1 час). [1,3,12]
15-16 Построение области устойчивости в пространстве коэффициентов характеристического уравнения или в пространстве настроечных параметров регулятора (Д- разбиение). (1 час). Общие сведения о качестве переходных процессов в системе автоматического управления и определении оптимальных параметров настройки регуляторов. (1 час). [1,3,12]
17-18 Показатели качества. Область допустимых отклонений регулируемой величины. Методы оценки качества переходных процессов. (1 час). Исследование качества переходных процессов. Понятие о расширенных частотных характеристиках элементов и систем. Методы определения РЧХ. (1 час). [1,3,4]
19-20 Методы определения оптимальных параметров настройки автоматических регуляторов. (1 час).Аналитический, графоаналитический, расчетные формулы, приближенные методы. Алгоритмы автоматической настройки регуляторов. (1 час). [1,3,4]
21-22* Особенности теплотехнологических процессов и установок как объектов автоматизации. Основное и вспомогательное оборудование ТЭС как объектов управления. (1 час). Особенности процессов и аппаратов подготовки воды и топлива как объектов управления. Динамические характеристики объектов управления. (1 час). [16, 17]
23-24 Структура и функциональный состав технических средств САУ технологическими процессами на ТЭС. (1 час). Классификация технических средств. Основным требования к техническим характеристикам технических средств автоматизации. (1 час). [16, 18]
25-26 Принципы технической реализации алгоритмов автоматического управления на аналоговых средствах автоматического регулирования (1 час). Микроконтроллеры и промышленные контроллеры в САУ. Управляющие вычислительные комплексы. (1 час). [18]
27-28* Автоматическое управление энергетических котлов. Автоматическое управление барабанных котлов, регулирование мощности процесса горения питания и водного режима. (1 час). Автоматическое управление прямоточных котлов. Особенности управления. Регулирование тепловой нагрузки и температуры перегрева пара. (1 час). [16, 17]
29-30 Автоматизация вспомогательных процессов и установок ТЭС. (1 час). САУ мельничного оборудования, процессов и установок химической очистки воды, теплофикационных установок. Автоматические системы защиты теплового оборудования. (1 час). [16, 17]

Примечание: знаком *) отмечены темы для студентов заочного обучения

Практическая подготовка

4.2.1 Содержание лабораторно- практических занятий:

Прак. занятия Содержание занятий Номер источника
1 3 4
1-2 Составление дифференциальных уравнений элементов систем автоматического управления. (1 час). Решение дифференциальных уравнений элементов систем автоматического управления тепловых объектов. (1 час). Конспект лекций [9, 10]
3-4 Определение и построение временных и частотных характеристик элементов САУ. (1 час). Получение расширенных частотных характеристик (РЧХ). (1 час). Конспект лекций [9, 10]
5 Исследование устойчивости динамических систем с помощью критериев устойчивости. Построение области устойчивости в пространстве коэффициентов характеристического уравнения. (1 час). Конспект лекций [9, 10]
7 Определение и построение вещественной частотной характеристики замкнутой системы. (1 час). Построение переходного процесса в системе регулирования. (1 час). Конспект лекций [9, 10]

4.2.2 Содержание лабораторных занятий:

Лаб. зан Содержание лабораторных работ   Номер источника
1 3 4
1-4 Исследование динамических характеристик типовых линейных звеньев. (2 часа). Исследование динамических характеристик линейных регуляторов. (2 часа). Конспект лекций,  [13, 14]
5-8 Исследование частотных характеристик типовых линейных звеньев (2 часа). Исследование частотных характеристик линейных регуляторов. (2 часа). Конспект лекций,  [13, 14]
9-12 Экспериментальные определение кривой разгона объекта регулирования. ((2 часа). Снятие переходных процессов в замкнутой системе автоматического регулирования. Оценки показателей качества. (2 часа). Конспект лекций,  [13, 14]
13-15 Оценки показателей качества. Моделирование и исследование замкнутых систем автоматического регулирования. (3 часа). Конспект лекций,  [13, 14]

Расчетно-графическая работа

1 Составление дифференциальных уравнений элементов систем автоматического управления (САУ). Определение и построение временных и частотных характеристик элементов САУ.

2 Исследование устойчивости динамических систем с помощью критериев устойчивости.

3 Построение области устойчивости замкнутой системы автоматического регулирования на плоскости параметров настройки пропорционально-интегрального регулятора (С01).

5 Аналитический расчет оптимальной настройки линейных регуляторов с использованием РЧХ.

6. Определение и построение вещественной частотной характеристики замкнутой системы.

РГР выполняются по специально разработанным методическим указаниям. МУ [11, 12]

Тематика СРО

1.Основные принципы построения систем автоматического управления (САУ). Особенности теплоэнергетических процессов и установок как объектов автоматизации.

2. Принципы регулирования. Примеры разомкнутых, замкнутых и комбинированных систем.

3. Составление дифференциальных уравнений динамических систем. Линеаризация уравнений. Операторная форма записи дифференциальных уравнений.

4. Применение преобразования Лапласа для решения линейных дифференциальных уравнений. Определение передаточной функции. Переходные, разгонные и импульсные характеристики, их определение. Определение частотные характеристик элементов и систем.

5. Определение характеристик элементарных типовых линейных звеньев. Способы соединения звеньев. Преобразование структурных схем.

6. Законы регулирования, статические и динамические характеристики распространенных автоматических регуляторов(П, И, ПИ, ПД, ПИД).

7. Анализ устойчивости САУ по корням характеристического уравнения, по алгебраическим критериям устойчивости Гурвица, Раусса, и частотным критериям устойчивости Михайлова, Найквиста.

8. Построение области устойчивости в пространстве коэффициентов характеристического уравнения или в пространстве настроечных параметров регулятора (Д- разбиение).


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 142;