Кафедра Электротехники и электрооборудованияоивт-сгувт.рф/images/umo_vo/180407/S3.V.OD.5 Sistemi... · ТРЕБОВАНИЯ К

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ОМСКИЙ ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА – ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО

УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА»

Кафедра Электротехники и электрооборудования (наименование кафедры полностью)

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине

С.3.В.ОД.5 Системы управления электроприводов

(шифр и наименование дисциплины) специальность 26.05.07 Эксплуатация судового электрооборудования и средств

автоматики (код ОКСО и наименование направления или специальности)

Профиль Эксплуатация судового электрооборудования и (наименование профиля или специализации)

средств автоматики

Форма обучения очная /заочная

Курс 5/6 Семестр(ы) / курс(ы) для ЗО 9/6

ОМСК 2015 г.

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение особенностей построения систем управления

электропривода, способов регулирования координат и примеров построения

электроприводов различных производственных механизмов.

Задачами дисциплины являются:

отработка навыков составления электросхем системы управления;

отработка методик поиска неисправностей в электрических схемах;

изучение особенностей проектирования электрооборудования общепромышленных

механизмов;

изучение основных вопросов технической эксплуатации электрооборудования и

автоматики.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП

Дисциплина «Системы управления электроприводов» относится к вариативной

части профессионального цикла дисциплин ФГОС ВПО.

3. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Процесс изучения дисциплины «Системы управления электроприводов» направлен

на формирование следующих компетенций (в соответствии с ФГОС ВПО) (таблица 1):

Таблица 1– Компетенции, формирующиеся при изучении дисциплины Шифр

компетенции

по ФГОС

Характеристика

Общекультурные компетенции (ОК)

ОК-3 Готовностью к кооперации с коллегами, работе в коллективе

ОК-4 Умение быть гибким, готовым адаптироваться к изменяющимся

ситуациям, способностью оперативно принимать решения, в том числе в

экстремальных ситуациях

ОК-6 Способностью в условиях развития науки и изменяющейся социальной

практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей,

готовностью приобретать новые знания, использовать различные средства

и технологии обучения

ОК-7 Готовностью к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию

решений в рамках своей профессиональной компетенции

ОК-11 Способностью и готовностью владеть основными методами,

способами и средствами получения, хранения, переработки информации,

использовать компьютер как средство работы с информацией

ОК-12 Способностью и готовностью к практическому анализу логики

различного рода рассуждений, к публичным выступлениям, аргументации,

ведению дискуссии и полемики

Профессиональные компетенции (ПК)

ПК-1 Способностью и готовностью использовать информационные

технологии, в том числе современные средства компьютерной графики в

своей предметной области

ПК-2 Способность и готовность к самостоятельному обучению в новых условиях

производственной деятельности с умением установления приоритетов для

Шифр

компетенции

по ФГОС

Характеристика

достижения цели в разумное время

ПК-6 Способностью и готовностью анализировать научно-техническую

информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике

исследования

ПК-7 способностью формировать законченное представление о принятых

решениях и полученных результатах в виде отчета с его публикацией

(публичной защитой)

ПК-8 Способность и готовность выполнять диагностирование, техническое

облуживание и ремонт судового электрооборудования и средств

автоматики

ПК-9 способностью разрабатывать простые конструкции

электроэнергетических и электротехнических объектов

ПК-11 Способностью использовать методы анализа и моделирования линейных и

нелинейных электрических цепей постоянного и переменного тока

ПК-14 готовностью обосновывать принятие конкретного технического

решения при создании электроэнергетического и электротехнического

оборудования

ПК-15 Способностью рассчитывать схемы и элементы основного оборудования,

вторичных цепей, устройств защиты и автоматики электроэнергетических

объектов

ПК-17 готовностью разрабатывать технологические узлы

электроэнергетического оборудования

ПК-19 Способностью использовать современные информационные технологии,

управлять информацией с применением прикладных программ;

использовать сетевые компьютерные технологии, базы данных и пакеты

прикладных программ в своей предметной области

ПК -25 готовностью осуществлять оперативные изменения схем, режимов

работы энергообъектов

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

1 устройство электрических машин постоянного и переменного тока, их характеристики

и режимы работы, режимы пуска, торможения и регулирования оборотов машин

постоянного и переменного тока, особенности работы электрических машин в составе

агрегатов со статическими преобразователями электроэнергии;

2 свойства замкнутых систем электропривода;

3 энергетические свойства замкнутых систем электроприводов в статическом и

динамическом режимах;

4 способы расчета систем управления электроприводов;

5 методы анализа систем управления электроприводов;

6 методы синтеза систем управления электроприводов;

7 методы расчета параметров систем управления электроприводов

уметь:

1 пользоваться нормативной документацией, соблюдать действующие правила, нормы и

стандарты;

2 разрабатывать конструкторскую и технологическую документацию;

3 выполнять расчет мощности электродвигателей для кранов;

4 выполнять расчет мощности электродвигателей подъемных механизмов;

5 оценивать текущее состояние элементов и функциональных устройств автоматики,

производить их текущее и регламентное обслуживание;

6 производить дефектацию и возможный ремонт электрических машин переменного и

постоянного тока, электрических коммутационных аппаратов с выявлением

неисправности и принятием решения об их дальнейшей эксплуатации.

владеть:

1 методами использования, технического контроля и испытания электроборудования и

материалов;

2 методами расчета электротехнических и электронных устройств, электрических и

магнитных цепей с использованием пакетов прикладных программ;

3 нормативами технической эксплуатации электрооборудования и автоматики;

4 методами расчета мощности электродвигателей подъемных механизмов.

4. МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ СВЯЗИ

Междисциплинарные связи дисциплины «Системы управления электроприводов»

представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Междисциплинарные связи дисциплины

Обеспечивающие дисциплины, модули,

практики

Обеспечиваемые дисциплины, модули,

практики

Наименование

дисциплин,

модулей, практик

Наименование конкретных

вопросов (тем),

необходимых для изучения

данной дисциплины

Наименование

дисциплин,

модулей,

практик

Наименование конкретных

вопросов (тем), необходимых

для изучения данной

дисциплины

Теория

автоматического

управления

Передаточные функции.

Регуляторы. Показатели

качества. Критерии

устойчивости.

Автоматизир

ованные

электроприво

ды

производстве

нных

механизмов

Электрический

привод

Асинхронный двигатель.

Двигатель постоянного тока.

Итоговая

аттестация

5. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часов,

распределение трудоемкости приведено в таблице 3.

Таблица 3 – Трудоемкость дисциплины

Вид учебной работы

Трудоемкость, час.

Очное обучение (О) Заочное

обучение (3)

Всего

часов

Семестры Всего

часов

Курсы

9 6

Общая трудоемкость дисциплины 72 72 72 72

Аудиторные занятия 36 36 8 8

Лекции 18 18 4 4

Практические занятия (ПЗ) 18 18 4 4

Лабораторные работы (ЛР) - - - -

Самостоятельная работа (СР) 36 36 64 64

Курсовой проект (работа) 20 20 20 20

Расчетно-графические (контрольные) работы - -

Иные виды самостоятельной работы 16 16 44 44

Итоговый контроль зачет зачет зачет зачет

6. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1. Разделы, темы дисциплины и виды занятий, формы текущего контроля

отражены в таблице 4.

Таблица 4 – Тематика дисциплины

№

п/п Раздел (тема) учебной дисциплины

Виды учебной деятельности, включая

самостоятельную работу студентов и

трудоемкость (в часах)

Формы

текущего

контроля

успевае-

мости

Всего Лекции ПЗ ЛР СР

О З О З О З О З О З

Раздел 1. Логические системы управления электроприводов

1 Тема 1. Общая характеристика систем

управления электроприводов

1 6 1 6 Опрос

2 Тема 2. Дискретные логические

системы управления движением

электроприводов

6 7 2 1 2 2 6 Дискус-

сия

3 Тема 3. Логические системы

управления на основе фаззи - логики

6 7 2 2 1 2 6 Дискус-

сия

Раздел 10. Системы управления регулируемых электроприводов

4 Тема 4. Системы управления

скоростью электропривода

постоянного тока

10 9 2 1 4 2 4 6

Опрос


скоростью электропривода

переменного тока

14 8 6 1 6 1 2 6 Дискус-

сия


положением электропривода

8 9 4 1 2 2 8 Дискус-

сия

7 Тема 7. Цифровые системы управления

скоростью и положением

электропривода

7 8 1 2 4 6

Опрос

Итого 1

8

4 1

8

4 1

6

4

4

6.2. Содержание разделов и тем дисциплины представлено в таблицах 5-7.

Таблица 5 – Тематический план лекций

Ном

ер

лек

ци

и Тема лекции Содержание лекции Количество часов

Все-го Из них

интерак

тивных

Но

мер

лек

ци

и Тема лекции Содержание лекции Количество часов

Все-го Из них

интерак

тивных

Раздел 9. Логические системы управления электроприводов

1 Общая

характеристика

систем управления


Классификация систем управления

электроприводов. Показатели качества управления

электроприводов. Понятие о релейно –

контакторных системах управления. Электрические

схемы и способы анализа РКСУ. Принципы

управления и типовые узлы РКСУ.

1

2 Дискретные

логические системы


движением


Общая характеристика и метод синтеза ДЛСУ.

Математическое описание ДЛСУ. Синтез ДЛСУ

методом циклограмм. Построение ДЛСУ на основе

цифровых узлов.

2

3 Логические системы

управления на

основе фаззи -

логики

Общие положения и принципы фаззи – логики.

Структура и алгоритм фаззи – управления.

2 2

Раздел 10. Системы управления регулируемых электроприводов

4 Системы управления

скоростью


постоянного тока

Системы модального управления. Узлы

токоограничения. Системы управления с

подчиненным регулированием координат.

Адаптивное управление в электроприводах.

2 1


скоростью



Управление синхронным двигателем в схеме

вентильного двигателя. Системы управления

скоростью асинхронного электропривода.

2 3


скоростью



Системы управления скоростью асинхронного

электропривода.

2


скоростью



Системы управления скоростью асинхронного


2


положением


Общая характеристика позиционных и следящих

электроприводов и их системы управления.

2 2




Точностные показатели следящих электроприводов 2

10 Цифровые системы


скоростью и



Понятие цифровых СУЭП. Расчетные модели ЦСУ с

учетом дискретности по уровню. Методика

цифрового контура. Оптимизация цифрового

контура тока электропривода с тиристорным

преобразователем. Оптимизация цифрового контура

скорости и положения. Цифровые узлы в системах

управления электропривода

1

Итого по учебной дисциплине 18 8

Таблица 6 – Тематический план практических (семинарских) занятий

Но

мер

зан

яти

я

Наименование темы

практического занятия

Содержание практического занятия Методы

контроля

Объём часов

Всего Из них

интера

ктивн

ых

часов

1 Расчет частотного

преобразователя для

электродвигателей

кранов

Выполнение расчета требуемой

мощности электродвигателей

механизмов перемещения;

выполнение расчета требуемой

мощности электродвигателя для

механизмов подъема; выполнение

расчета требуемой мощности

электродвигателя поворотного

механизма; выполнение расчета

динамических (маховых) моментов

Практиче

ская

работа

8 2

2 Расчет мощности

электродвигателей

подъемных


Выполнение расчета мощности

электродвигателей подъемных


Практиче

ская

работа

10 2

Итого по учебной дисциплине 18 4

Лабораторные работы (таблица 7) учебным планом не предусмотрены.

7. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

Самостоятельная работа студентов представлена в таблице 8.

Таблица 8 - Внеаудиторная самостоятельная работа студентов по дисциплине

Перечень индивидуальных заданий и других

вопросов для самостоятельного изучения

Рекомен-

дуемая

литера-

тура

Объём

задания,

час

N п/п О З Форма

контроля

1 Изучение учебного материала, перенесенного с

аудиторных занятий на самостоятельную

проработку:

1.1 Автоматизированный электропривод 1-6 1 6 Опрос

1.2 Краны наружной установки 1-6 1 6 Опрос

1.3 Расчет мощности электродвигателей для кранов 1-6 2 6 Опрос

1.4 Расчет мощности электродвигателей подъемных


1-6 1 6 Опрос

1.5 Проектирование электрооборудования 1-6 1 4 Дискуссия

2 Проработка учебного материала (по конспектам,

учебной и научной литературе)

1-6 3 6 Опрос

3 Работа с информационными ресурсами Интернета 1 Опрос

4 Подготовка отчетов по лабораторным и

практическим работам

1-6 2 6 Защита

отчетов

5 Подготовка к зачету 1-6 4 4

Итого 16 44

7.1 Расчетно-графическая и контрольная работы (таблица 9) учебным планом не

предусмотрены.

Курсовая работа предусмотрена в 9 семестре в таблице 10.

Таблица 10

№

раздела Темы дисциплины

Наименование раздела курсового

проекта

1

Тема 1 Вводное занятие

Выдача задания на курсовой проект,

объяснение по объему и содержанию

проекта.

2

Тема 2 Расчет и выбор исполнительного

электродвигателя

По заданной нагрузочной диаграмме

и тахограмме производится расчет

мощности исполнительного

электродвигателя и его выбор. На

основании паспортных данных

двигателя производится проверка на

перегрузочную способность и нагрев.

3

Тема 3 Расчет и выбор элементов

силовой цепи электропривода

По паспортным данным

электродвигателя производится

расчет силового трансформатора,

дросселей, расчет и выбор силовых

тиристоров, расчет уравнительных

реакторов.

4

Тема 4 Статические свойства привода

Расчет и построение статических

характеристик привода для

разомкнутой и замкнутой вариантов.

5

Тема 5 Анализ замкнутой системы


Производится составление

структурной схемы замкнутой

системы электропривода. На

основании разработанной

структурной схемы производится

проверка системы на устойчивость по

критерию устойчивости Найквиста.

6

Тема 6 Синтез замкнутой системы


Используя критерии технического и

симметричного оптимума

рассчитываются параметры

регуляторов, входящих в систему

АЭП.

7

Тема 7 Составление схем

электрической принципиальной

силовой цепи и цепей управления.

Разработка защитных устройств


Производится расчет защитных

устройств электропривода.

Составление схемы электрической

принципиальной силовой цепи.

Составление схем электрических

принципиальных блоков системы

управления. Составление схемы

электрической принципиальной


8. ТРЕБОВАНИЯ ПО ТЕКУЩЕЙ И ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ

8.1. Текущий контроль

Текущий контроль знаний предполагает тестирование и опросы, защиту курсового

проекта и другие виды оценочных средств, представленных в таблице 11.

Таблица 11 – Виды текущего контроля

Перечень контрольных точек в рамках текущей аттестации Номер

ЛР и ПЗ

Разделы

и темы

РП

Промежуточный рейтинг зачет

Расчет по теме: ”Логические системы управления

электроприводов” ПЗ №1 Раздел 1,

тема 1-3

Расчет по теме: ”Системы управления регулируемых

электроприводов” ПЗ №2 Раздел 2,

тема 4-9

Итоговый рейтинг зачет

8.2. Итоговый контроль

Итоговым контролем по дисциплине является зачет, проводимый в 9 семестре для очного

обучения и 6 курса заочной формы обучения. Зачет проводится по зачетным билетам

письменно и устно.

Примерный перечень вопросов к зачету 1. Понятие о системах управления электроприводов

2. Классификация систем управления электроприводов

3. Показатели качества управления электроприводов

4. Релейно-контакторные системы управления. Достоинство и недостатки.

5. Общая характеристика и метод синтеза дискретных логических систем управления.

6. Математическое описание ДЛСУ.

7. Синтез ДЛСУ методом циклограмм.

8. Общие положения и принципы фаззи-логики

9. Структура и алгоритм фаззи-управления.

10. Системы модального управления. Общая характеристика.

11. Синтез модального регулятора электропривода.

12. Узлы токоограничения в системах управления скоростью электропривода

13. Системы управления с подчиненным регулированием координат. Принципы оптимизации.

14. Синтез регуляторов тока и скорости в электроприводе постоянного тока

15. Система двухзонного регулирования скорости электропривода

16. Адаптивное управление в электроприводах

17. Управление синхронным двигателем в схеме вентильного двигателя

18. Система управления электропривода с вентильным двигателем

19. Система управления электропривода с двухфазным вентильным двигателем

20. Асинхронный электропривод с регулированием напряжения на статоре

21. Системы скалярного управления частотно-регулируемого асинхронного двигателя

22. Системы частотно-токового управления.

23. Понятия векторного управления частотно-регулируемого асинхронного двигателя.

24. Структурная схема АД при управления по вектору потокосцепления ротора.

25. Система управления с прямой ориентацией по вектору потокосцепления ротора АД.

26. Системы управления с косвенной ориентацией по вектору потокосцепления ротора АД.

27. Общая характеристика позиционных и следящих систем управления.

28. Точностные показатели следящих электроприводов.

29. Понятия цифровых СУЭП.

30. Расчетные модели ЦСУ с учетом дискретности по уровню.

31. Дискретные передаточные функции и структурные схемы контура регулирования


32. Методика синтеза цифрового контура.

33. Оптимизация цифрового контура тока электропривода с тиристорным преобразователем

34. Оптимизация цифрового контура скорости.

35. Оптимизация цифрового контура положения.

36. Цифровые узлы в системах управления электропривода.

9. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Для активизации учебного процесса и развития навыков студентов в применении

теоретических знаний предусмотрено применение дискуссии, разбора конкретных

ситуаций.

В рамках интерактивных часов предусмотрены следующие подходы: работа в малых

группах, творческие задания, соревнования, «ученик в роли учителя», «каждый учит

каждого».

10. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

10.1. Основная и дополнительная литература

Основная литература

1. Белов, М. П Автоматизированный электропривод типовых производственных

механизмов и технологических комплексов : учебник для вузов / М. П. Белов, В. А.

Новиков, Л. Н. Рассудов. - М. : Академия, 2004. - 575 с..

2. Гусев, В. Г. Электроника и микропроцессорная техника : учебник / В. Г. Гусев,

Ю. М. Гусев. - 6-е изд., стереотип. - М. : Кнорус, 2013. - 798 с.

3. Кузнецов, Б.З. Аналоговое моделирование динамических систем : учеб.

пособие / Б. З. Кузнецов. - Новосибирск : НГАВТ, 2007. - 157 с.

4. Симаков, Г. М.Автоматизированный электропривод : учебное пособие / Г. М.

Симаков, Е. Г. Гурова. - Новосибирск : НГАВТ, 2010. - 114 с.

5. Терехов, В. М.Системы управления электроприводов : учебник/ В. М. Терехов, О.

И. Осипов ; под ред. В. М. Терехова. - М. : Академия, 2005. - 300 с.

Дополнительная литература

6. Альбом типовых релейно-контакторных систем управления электроприводами

(электрические принципиальные схемы и их описание) : учебное пособие / под ред. К. Г.

Пилипенко. - Новосибирск : НГАВТ, 1987. - 68 с.

7. Горбацевич, Е. Д. Аналоговое моделирование систем управления : учебное

пособие / Е. Д. Горбацевич, Ф. Ф. Левинзон ; ред. Е. П. Попов . - М. : Наука, 1984. - 304 с.

8. Жадобин, Н. Е. Элементы и функциональные устройства судовой автоматики :

учебное пособие / Н. Е. Жадобин, А. П. Крылов, В. А. Малышев. - [2-е изд., перераб. и

доп.]. - СПб. : Элмор, 1998. - 440 с.

9. Зимин Е. Н. Автоматическое управление электроприводами : учебное пособие / Е.

Н. Зимин, В. И. Яковлев. - М. : Высш. шк., 1979. - 318 с.

10. Комар, М. А. Основы электропривода и аппараты управления : учебное пособие /

М. А. Комар. - 3-e изд., перераб. и доп. - М. : Энергия, 1968. - 342 с.

11. Москаленко, В.В. Системы автоматизированного управления электропривода :

учебник / В. В. Москаленко. - М. : ИНФРА-М, 2004. - 208 с.

12. Онищенко, Г. Б. Электрический привод : учебник / Г. Б. Онищенко. - М. :

РАСХН, 2003. - 320 с.

13. Ощепков, А. Ю. Системы автоматического управления: теория, применение,

моделирование в MATLAB: учебное пособие. - 2-е изд., испр. и доп. – СПб.: Лань, 2013. –

208 с.

14. Романов М. Н. Системы управления электроприводами : методические указания

по курсовому проектированию для студентов очной и заочной форм обучения

специальности 24060 и 180400 / М. Н. Романов. - Новосибирск : НГАВТ, 2000. - 39 с.

15. Управление электроприводами : методические указания по курсовому

проектированию / сост. Б. Ш. Бургин. - Новосибирск : НГАВТ, 1986. - 47 с.

10.2. Перечень обучающих, контролирующих компьютерных программ

1. MS Office Word;

2. Kompas 3D.

3. Matlab

11. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Компьютерный класс, оборудованный мультимедийным проектором, экраном и ПК

с операционной системой не ниже Windows XP для проведения лабораторных занятий.

Лекционные аудитории оборудованы видеопроекционным оборудованием для

презентаций, средствами звуковоспроизведения, экраном.

Documents

Кафедра Электротехники и электрооборудованияоивт-сгувт.рф/images/umo_vo/180407/S3.V.OD.5 Sistemi... · ТРЕБОВАНИЯ К