Сучасна теорія керування - Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Сучасна теорія керування дає розуміння створення моделей багатовимірних систем керування для будь-яких технічних об’єктів чи параметрів технологічних процесів інтегрованих інформаційних систем (інформаційно-керуючих систем). Для такої теорії немає обмеження степеня диференційних рівнянь, які описують динаміку процесу при розробленні системи керування. Сучасна теорія дає підгрунття не тільки для безперервних систем керування, а й демонструє різні моделі керування при розроблення цифрових систем.

Мета дисципліни : формування у студентів здатності виконувати аналіз, синтез та моделювання багатовимірних систем керування на базі математичної платформи методу простору станів для безперервних та цифрових об’єктів керування

Предмет дисципліни: Математичні основи методу простору станів. Методи аналізу та синтезу безперервних систем автоматичного керування (САК).

Основні завдання навчальної дисципліни

Компетентність:

• Здатність виконувати аналіз та синтез багатовимірних систем керування на базі математичної платформи – методу простору станів при проектуванні інформаційно-керуючих систем (ФК 4)

Програмні результати навчання (ПРН 9)

Використовуючи знання методик розроблення математичних моделей об’єктів, методів моделювання багатовимірних систем, сучасних прикладних програмних пакетів, виконувати аналіз, синтез, моделювання багатовимірних систем керування

• Знання:

• Математичні основи методу простору станів;

• Математичного опису безперервних та цифрових систем керування;

• Основні властивості систем керування;

• Синтез систем з зворотнім зв’язком за станом

Уміння:

• Створювати векторно-матрічні моделі систем керування для двох класів об’єктів: безперервних та цифрових;

• Виконувати аналіз безперервних та цифрових систем керування на платформі методу простору станів;

• Виконувати синтез безперервних систем керування з зворотнім зв’язком за станом

• Використовувати прикладний пакет Matlab/Simulink для моделювання та дослідження систем керування.

Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітьою програмою)

Пререквізити: знати вищу математику ( векторно-матричні обчислення), фізику ( закони фізики для опису динаміки об’єктів керрування), теорію автоматичного керування, алгоритмічні мови та програмування.

Постреквізити:

Розроблення систем керування, як складових інтегрованої інформаційної системи

Зміст навчальної дисципліни

Розділ 1. Математичні основи сучасної теорії автоматичного управління лінійних систем

Тема 1.1. Опис лінійних систем методом простору станів

Тема 1.2. Математичні основи методу простору станів

Тема 1.3. Цифрове імітаційне моделювання САК на ПК

Розділ 2. Аналіз стійкості та якості САК методом простору станів

Тема 2.1. Стійкість САУ

Тема 2.2. Якість САУ

Тема 2.3. Керованість, спостережуваність лінійних систем

######### Розділ 3. Методи синтезу САК

Тема 3.1. Синтез систем з зворотнім зв’язком за станом

Тема 3.2. Синтез модифікованого регулятора за зворотнім зв’язком за станом

#########

Розділ 4. Векторно-матричні моделі цифрових систем управління

Тема 4.1 Методи вибору змінних стану цифрових систем керування.

Тема 4.2. Математичні основи методу простору станів цифрових систем

Розділ 5. Синтез цифрових систем керування методом простору станів

Тема 5.1.Синтез цифрових систем із зворотним зв'язком за станом

Навчальні матеріали та ресурси

4.1. Базова

1.Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства/ Н.Т. Кузовков-М.: Машиностроение, 1976.-184с.

2.Изерман Р. Цифровые системы управления/Р.Изерман.Пер. с англ.-М.:Мир, 1984.-541с.

3. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления/Б.Куо.Пер.с англ.-М.:Машиностроение !986.-448 с.

4. Дорф Р. Современные системы управления/ Р.Дорф, Р.Бишоп. Пер.с англ. Б.И. Копылова.-М.: Лаборатория базовых знаний, 2002.-832с.

5. Теорія автоматичного керування: класика та сучасність: підр./Н.Б. Репнікова.-К.НТУУ «КПІ», 2011.-328с.

4.2. Допоміжна

1.Краснопрошина А.А. Современный анализ систем управления с применением Matlab/Simulink. Учебное пособие /. А.А. Краснопрошина, Н.Б. Репникова, А.А. Ильченко. Киев: «Корнийчук», 1999.

2. Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования/ Г.Ф.Зайцев.-Киев, Вища школа, 1988.-431

Навчальний контент

Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

5.1. Лекційні заняття

5.2. Лабораторні заняття (комп’ютерний практикум)

Основним завданням циклу лабораторних занять є проведення експериментальних досліджень за відповідною тематикою на базі векторно-матричних моделей безперервних та цифрових систем керування, які розроблені з використанням прикладного пакету Matlab та відповідними аналітичними розрахунками за варіантною системою

5.3. Самостійна робота

Самостійна робота студентів включає:

• підготовка до виконання 9 лабораторних робіт (комп’ютерного практикума) з проведенням аналітичних розрахунків за варіантною системою з конкретної теми -18 год;

• Підготовка до 2 тестів (1МКР) – 2 год.;

• Самостійне опрацювання тем:

Політика та контроль

Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які ставляться перед студентом:

• відвідування лекційних та лабораторних занять є обов’язковою складовою вивчення матеріалу;

• кожна тема лекції будується за схемою: викладання теоретичного матеріалу (доведення формул, теорем та інш); обов’язкове вирішення практичної задачі за темою лекції; обговорення рішення задачі за допомогою моделювання з використання прикладного пакетуMatlab/Simulink$

• лабораторні роботи захищаються у два етапи – перший етап: студенти виконують завдання на допуск до лабораторної роботи (аналітичне рішення етюду конкретної задачі), другий етап – виконання моделювання. Бали за лабораторну роботу враховуються лише за наявності електронного звіту;

• модульні контрольні роботи пишуться на лекційних заняттях без застосування допоміжних засобів (мобільні телефони, планшети та ін;

• штрафні бали виставляються за: невчасну здачу лабораторної роботи. Штрафні бали є як за теотеричну частину (1бал), так і за практичну (1 бал).

• заохочувальні бали виставляються за: додаткові дослідження у рамках виконання лабораторних робіт, які не регламентовані змістом роботи. Кількість заохочуваних балів не більше 6 (замість двох лабораторних робіт);

• в кінці семестру назначаються додаткові заняття для здачі лабораторних робіт, тести не перескладаються

• алгоритми викладання теоретичного матеріалу та виконання і захисту лабораторних робіт не змінюються при дистанційній формі навчання. Дистанційне навчання проводиться за допомогою хмарних технологій ZOOM за посиланням: https://us04web.zoom.us/j/4212610492

Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Рейтинг студента з дисципліни складається з балів, що він отримує за:

1. виконання та захист 9 лабораторних робіт;

2. виконання 2 тестів ( 1МКР);

Вагові бали:

=14

=8

1. Проходження тестів:

«відмінно» - 14 балів;

«добре» - 11-13 балів;

«задовільно» -5-10 бали;

«незадовільно» - 0 балів.

1. Виконання лабораторних робіт:

«відмінно» - 8 бали;

«добре» - 7 бали;

«задовільно» - 6 бали;

«незадовільно» - 0 балів.

Критерії оцінювання:

1. Проходження тестів.

• «відмінно», повне обґрунтоване рішення задачі – 14 балів;

• «добре» - не обґрунтоване рішення задачі –11-13 балів;

• «задовільно» - не обґрунтоване рішення, є помилки у рішенні – 5-10 балів

• незадовільно» - немає відповіді, суттєві помилки – 0 балів.

1. Виконання лабораторних робіт.

• «відмінно» - своєчасно та на високому рівні захищена теоретична на дослідницька частини лабораторної роботи- 8 бали;

• «добре» - не достатній рівень захисту однієї з частин лабораторної роботи-7 балів;

• « задовільно» - не своєчасний або низький рівень захисту теоретичної або дослідницької частини лабораторної роботи – 6 бали;

• «незадовільно» - не своєчасний, низький рівень захисту теоретичної або дослідницької частини лабораторної роботи, помилки у дослідженнях – 0 балів.

Календарний контроль

За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів «ідеальний студент» має набрати 38 балів. На першій атестації (8-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менше 18 балів.

За результатами 13 тижнів навчальної роботи «ідеальний студент» має набрати 56 бали. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує «зараховано», якщо його поточний рейтинг не менше 34 балів.

Семестровий контроль

Необхідною умовою допуску до заліку є зарахування всіх лабораторних робіт, і стартовий рейтинг не менше 60 балів.

Студенти, які наприкінці семестру мають рейтинг менше 60 балів, а також ті, хто хоче підвищити оцінку, виконують залікову контрольну роботу.

Контрольна робота складається з 4 питань. Кожне питання оцінюється 25 балами.

Сума балів за кожне з чотирьох питань ()переводиться до залікової оцінки згідно з таблицею :

Аналогічна таблиця для отримання заліку з дисципліни:

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):

Складено доцентом кафедри ІСТ, к.т.н., доцентом Репніковою Наталиєю Борисівною

Ухвалено кафедрою ІСТ (протокол № 1 від 30.08. 2021 р.)

Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 1 від 30.08.2021 р.)