Перелік відеоматеріалів з курсу «Гідравлічні та аеродинамічні машини»

Мета вивчення дисципліни – формування у студента теоретичних і практичних знань побудови цифрових моделей електромеханічних систем та створення ефективних алгоритмів управління для їх дослідження на практиці. Вивчення матеріалу даної дисципліни орієнтовано на широке застосування обчислювальної техніки.
Предметом навчальної дисципліни є цифрові системи керування електротехнічними комплексами.
Результатом вивчення навчальної дисципліни є формування у студентів здатностей:

• здатність забезпечувати моделювання електротехнічних та електромеханічних об’єктів і технологічних процесів виробництва, передачі та розподілу електричної енергії з використанням стандартних пакетів і засобів автоматизації інженерних розрахунків, проводити експерименти за заданими методиками з обробкою й аналізом результатів;
• здатність ідентифікувати, класифікувати та описувати роботу систем і складових шляхом використання аналітичних методів і методів моделювання;
• здатність продемонструвати знання та навики щодо проведення експериментів, збору даних та моделювання у електроенергетичних, електротехнічних та електромеханічних системах.

Навчальна дисципліна «Цифрові системи керування електротехнічними комплексами» складається з 3 розділів:

• Розділ 1. Вступ до курсу «Цифрові системи керування електротехнічними комплексами»:
  Тема 1.1. Теоретичні основи побудови цифрових систем управління.
  Тема 1.2. Дискретизація безперервних систем на основі Z-перетворення та Z-форм.
• Розділ 2. Цифрове управління динамічними об’єктами:
  Тема 2.1. Цифрове управління розімкненими та замкнутими системами.
  Тема 2.2. Реалізація цифрових регуляторів.
• Розділ 3. Оптимізація динамічних режимів ЦСУ:
  Тема 3.1. Використання ланок із запізненням та типових регуляторів в оптимальних систе-мах керування.
  Тема 3.2. Цифрове управління електроприводом.
  

Базова література:

1. Гончаренко, Б. М. Основні поняття дискретних систем / Б. М. Гончарен-ко, А. П. Ладанюк, О. П. Лобок // Цифрові системи керування : навч. посібник. – Вінниця : Нова Книга, 2007. – 160 с.
2. Аналіз, синтез і проектування цифрових систем керування : навч. посіб-ник / С. М. Єсаулов, О. Ф. Бабічева; Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бе-кетова. – Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2018. – 150 с.
3. Johnson M.A., Moradi M.H. PID Control. New Identification and Design Methods. — London: Springer, 2005. —544 p.
4. Куо Б. Теория проектирования цифрових систем управлния. – М.: Маши-ностроение, 1986.-448с.
5. Шаруда В.Г. Практикум з теорії автоматичного управління. Навчальний посібник.-Дніпропетровськ: НДТУ, 2002.-414с.
6. O’Dwyer A. Handbook of PI and PID Controller Tuning Rules. — Dublin: Dublin Institute of Technology, 2006. — 546 p.
7. А.О. Бобух. Автоматизовані системи керування технологічними процеса-ми: Навч. посібник. – Харків: ХНАМГ, 2006. – 185 с.
8. Густав Олссон, Джангудио Пиани. Цифровые системы автомтаизации и управления.-СП б.: Невский Диалект, 2001 – 557 с.
9. Грибко В.В. Мікроппроцесорні системи керування електроприводами / В.В. Грибко, В.Ю. Кучерук, О.М. Возняк – Вінниця: ВНТУ, 2009. – 146 с.
10. Поповіч М.Г. Електромеханічні системи автоматичного керування та електроприводи / М.Г. Поповіч, О.Ю. Лозинський. – К.: Либідь, 2005. – 680 с.
    11.Гультяев А.К. MATLAB 5.3. Имитационное моделирование в среде Windows: Практическое пособие.-СПБ: Корона принт, 2001.-402с.

Допоміжна література:

1. Парр. Э. Программируемые контроллеры: руководство для инженера/Парр Э. пер. 3-го англ. изд.-М.: БИНОМ, 2007.-516 с.
2. Дьяконов В.П. Математическая система Maple V R3/R4/R5. – М.: “СО-ЛОН”, 1998.
3. Белов М.П. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации: учеб. пособие / Зементов О.И., Козярук А.Е. и др.; под ред. Новикова В.А., Чернигова Л.М.. – М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 416с.
4. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. MathCAD 7 в математике, в Физике и в Internet. – М: Нолидж, 1998. – 352 с.

Інформаційні ресурси

http:// uk.wikipedia.org – Веб-сайт відомої у світі електронної енциклопедії
http://www.exponenta.ru – Освітній математичний веб-сайт
http://planetmath.org – Веб-сайт світової математичної енциклопедії
http://allmatematika.ru – Математичний форум
http://www.forum.softweb.ru – Веб-сторінка форуму математичного та інже-нерного програмного забезпечення
http://model.exponenta.ru – Веб-сайт моделювання систем та явищ

Посилання на Moodle:
https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=4166

Моделювання цифро-аналогової системи управління виконано за допомогою Matlab-Simulink.

• використовувати сучасні методи систем комп’ютерної математики для вирішення інженерних завдань у сфері електроенергетики, електротехніки та електромеханіки;
• створювати та застосовувати алгоритми для вирішення типових задач;
• вирішувати основні символьні і чисельні завдання, будувати графіки функцій, розв’язувати лінійні та нелінійні рівняння, використовувати чисельне інтегрування та розв’язок диференціальних рівнянь різних класів.
  

Навчальна дисципліна «Інтегровані системи комп’ютерної математики» складається з 3 розділів:

• Розділ 1.Вступ до дисципліни “Інтегровані системи комп’ютерної математики”:
  Тема 1.1. Огляд та порівняльний аналіз основних систем комп’ютерної математики.
  Тема 1.2. Використання структурного та об’єктно-орієнтованого програмування засобами ІСКМ
• Розділ 2. Інтегрована система MathCAD:
  Тема 2.1. Розгляд основних властивостей програмного пакету MathCAD. Системи автоматизованого проектування. Інтерфейс користувача системи.
  Тема 2.2. Обчислення результатів математичних операцій. Числові константи, змінні, функції тощо. Операції з векторами та матрицями.
  Тема 2.3. Побудова графіків фунцій.
  Тема 2.4. Використання системи MathCAD для розв’язку нелінійних рівнянь. Чисельне інтегрування.
  Тема 2.5. Апроксимація функцій. Розв’язання систем диференціальних рівнянь. Системи із змінними параметрами.
• Розділ 3. Інтегрована система MATLAB:
  Тема 3.1. Система MATLAB. Основні компоненти інтерфейсу користувача. Інтерактивне середовище. Початок роботи із системою.
  Тема 3.2. Математичні обчислення. Створення алгоритмів. Робоча область середовища. Графічні можливості системи. Побудова графіків функцій.
  Тема 3.3. Використання системи Matlab для розв’язку нелінійних рівнянь. Чисельне інтегрування. Використання системи Matlab для розв’язку диференціальних рівнянь.
  Тема 3.4. Пакети розширення середовища. SIMULINK. TOOLBOXES. Основні призначення математичних пакетів. Сфери їх застосування. Використання спеціальних методів для роботи з середовищем.

Базова література:

1. Лозинський А.О.Розв’язання задач електромеханіки в середовищах пакетів MathCAD і MATLAB / А.О. Лозинський , В.І. Мороз , Я.С. Паранчук: Навчальний посібник. – Львів: Видавництво Державного університету «Львівська політехніка», 2000. – 166 с.
2. Лаврентик А.И. MathCAD. Конспект лекций / А.И. Лаврентик, О.А. Тузенко: Мариуполь: ПГТУ, 2010. – 114 с.
3. Інформаційні технології: Системи комп’ютерної математики [Електронний ресурс] : навч. посіб. для студ. спеціальності «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» / І. В. Кравченко, В. І. Микитенко; КПІ ім. Ігоря Сікорського . – Електронні текстові дані (1 файл: 5,57 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2018. – 243с.
4. Ревинская О. Г. Р32 Основы программирования в MatLab: учеб. пособие. — СПб.: БХВ-Петербург, 2016. — 208 с.
5. Мирановский Л.А. Введение в MATLAB: Учеб. пособие/ Л. А. Мироновский, К. Ю. Петрова; ГУАП. – СПб., 2006. – 164 с.

Допоміжна література:

1. Говорухин В., Цибулин В. Компьютер в математическом исследовании. Учебный курс. – СПб.: Питер, 2001. – 624 с.: ил.
2. Дьяконов В.П. Математическая система Maple V R3/R4/R5. – М.: “СО-ЛОН”, 1998.
3. Плис А. И., Сливина Н. А. Mathcad: математический практикум. – М.: Финансы и Статистика. –1999.
4. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. MathCAD 7 в математике, в Физике и в Internet. – М: Нолидж, 1998. – 352 с.

Інформаційні ресурси

http:// uk.wikipedia.org – Веб-сайт відомої у світі електронної енциклопедії
http://www.exponenta.ru – Освітній математичний веб-сайт
http://planetmath.org – Веб-сайт світової математичної енциклопедії
http://allmatematika.ru – Математичний форум
http://www.forum.softweb.ru – Веб-сторінка форуму математичного та інженерного програмного забезпечення
http://model.exponenta.ru – Веб-сайт моделювання систем та явищ

Посилання на Moodle: https://do.ipo.kpi.ua/course/view.php?id=511

Вирішення диференційного рівняння другого порядку зі спеціальною нелінійною частиною за допомогою Matlab:

function du = diffsys(t, u); %об’ява функції для розв’язку системи
global a1 a2 %оголошення констант
% пояснення
% u(1) -> x(t)
% u(2) -> dx/dt
% du(1) -> dx/dt
% du(2) -> d2x/td2
% система e формі Коші:
d2x/dt2 = -F(x) – a1dx/dt – a2x; %запис правої частини системи
du = zeros(2,1); % заготовка з нулів
du(1) = u(2);
du(2) = -F(u(1)) – a1u(2) -a2u(1);

function y = F(x)
global M2 l1 l2 f1; %оголошення констант
y = zeros(size(x)); % заготовка з нулів
for i = 1:numel(x)
if x(i) < 0
y(i) = -M2;
elseif x(i) <= l2
y(i) = 0;
elseif x(i) < l1
y(i) = (x(i)-l2)/(l1-l2)*f1;
else
y(i) = f1;
end
end

global a1 a2 M2 l1 l2 f1 %оголошення констант
%значення змінних:
a1 =1;
a2 = 0.1;
M2 = 10;
l1 = 0.4;
l2 = 0.2;
f1= 50;
% діапазон часу:
tk = [ 0, 8];
% початкові умови:
x0 = [-6, 4];% x(0),x`(0)
% вирішуємо:
[T X] = ode45(‘diffsys’, tk, x0);
plot(T,X, T,F(X(:,1)) ) % виведення графіків
grid on %
legend(‘x(t)’, ‘x”(t)’, ‘F(x)’)% підпис кривих
xlabel(‘t’)

Мета навчальної дисципліни
Метою вивчення дисципліни є формування у студентів компетентностей:
– здатність до побудови складних моделей електротехнічних систем;
– здатність до створення універсальних, найбільш ефективних алгоритмів дослідження електротехнічних систем на комп’ютері.
Вивчення матеріалу даної дисципліни орієнтовано на широке застосування обчислювальної техніки та програмування.

Основні завдання навчальної дисципліни.
Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти після засвоєння навчальної дисципліни мають продемонструвати такі результати навчання:

ЗНАННЯ:

– знати основні узагальнені методи моделювання електротехнічних систем;
– знати та складати диференціальні рівняння ланок систем електроприводу та автоматики;
– знати та аналізувати перехідні процеси в динамічних системах на основі чисельно-аналітичних методів та Z-перетворення;

УМІННЯ:

– будувати структурні схеми у просторі станів систем автоматичного керування за допомогою різних методів декомпозиції;
– створювати структурні схеми алгоритмів комп’ютерного моделювання багатомасових пружних електромеханічних систем та їх аналіз;

– застосовувати чисельне інтегрування при вирішені задач математичного моделювання.

Розділ 1. Вступ до дисципліни “Моделювання ЕТС”

Тема 1.1. Базові поняття та методика комп’ютерного моделювання
Тема 1.2. Синтез та аналіз математичних моделей фізичних систем

Розділ 2. Реалізація математичних моделей

Тема 2.1. Алгоритми автоматичного керування
Тема 2.2. Регулятори та нелінійні елементи

Розділ 3. Аналітичні методи моделювання процесів і систем

Тема 3.1. Чисельно-аналітичні методи моделювання
Тема 3.2. Методи дискретного Z-перетворення

Розділ 4. Моделювання складних ЕТС

Тема 4.1. Реалізація основних ланок пружних систем
Тема 4.2. Моделювання складних багатомасових ЕТС

SIMULINK-модель нелінійної системи в середовищі MATLAB

Приклад моделювання нелінійної динамічної системи та графічні результати в середовищі Matlab

Рекомендована література

1. Моделювання електромеханічних процесів і систем: Навч. посіб. / О.В. Данілін, В.М. Чермалих, П.В. Розен. – К.: НТУУ «КПІ», 2007. – 52 с.
2. Цифрові системи управління електроприводом: навч. посіб. / О.В. Чермалих, О.В. Данілін, І.Я. Майданський, А.В. Босак. – К.: НТУУ «КПІ», 2012. – 72 с.
3. Моделирование электромеханических систем // Конспект лекций к изучению дисциплины “Моделирование электромеханических систем” для студентов специальности 7.092203 – “Электромеханические системы автоматизации и электропривод”. / Сост. А.В. Данилин – К.: НТУУ “КПИ” ІЕЕ, 2006. – 72 с.
4. Використання пакета MATLAB–Simulink для моделювання динамічних систем та пристроїв: Метод. вказівки до виконання лабораторних, розрахунково-графічних робіт, курсового та дипломного проектування для студ. спец. 7.092203 – «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод» і 7.092204 – «Електромеханічне обладнання енергоємних виробництв» / Укладачі: О.В. Чермалих, О.В. Данілін, В.В. Кузнєцов. – К.: ІВЦ «Політехніка», 2004. – 72 с.

ЗМІСТ НАВЧАЛЬНОГО МАТЕРІАЛУ
Розділ 1. Промислові мережі та рівні промислових мереж.
• Тема 1.1. Еталонні моделі OSI та TCP/IP. Рівні промислових мереж.
• Тема 1.2. Реалізація промислових мереж на фізичному рівні.
Розділ 2. Стандартні послідовні інтерфейси
• Тема 2.1. Кодування інформації.
• Тема 2.2. Інтерфейси зв’язку промислових контролерів.
Розділ 3. Протоколи зв’язку.
• Тема 3.1. Основні протоколи промислових мереж.
• Тема 3.2. Протокол Modbus.
Розділ 4. Елементи комп’ютерних систем автоматизації.
• Тема 4.1. Програмовані логічні контролери
• Тема 4.2. Комп’ютер в системах автоматизації
• Тема 4.3. Засоби вводу/виводу
• Тема 4.4. Мікропроцесорні засоби автоматизації.
• Тема 4.5. Засоби зв’язку елементів автоматизації з промисловими комп’ютерами
Розділ 5. Програмування комп’ютерних систем
• Тема 5.1. Мови програмування за МЕК 61131-3.
• Тема 5.2. Scada-пакети

1. Мета та завдання кредитного модуля

Метою вивчення дисципліни є формування у студентів компетентностей:

– здатність до розрахунку і використання окремих елементів систем автоматизації й обладнання, елементів теорії збирання та обробки технологічної інформації, формування сигналів керування для передачі їх виконавчим органам;

– здатність до створення універсальних, найбільш ефективних алгоритмів дослідження електротехнічних систем на комп’ютері.

Вивчення матеріалу даної дисципліни орієнтовано на широке застосування обчислювальної техніки.

2. Основні завдання кредитного модуля:

Згідно з вимогами програми навчальної дисципліни студенти після засвоєння кредитного модуля мають продемонструвати такі результати навчання:

ЗНАННЯ:

– знати призначення та можливості використовування елементів систем автоматики;

– знати місце  і роль  елементів  систем  автоматики в автоматизації промислового виробництва;

– знати  класифікацію елементів систем автоматики;

– знати пристрої спеціального призначення;

– знати про основні напрями в розвитку елементів систем;

УМІННЯ:

– будувати структурні схеми у просторі станів систем автоматичного керування за допомогою різних методів;

– давати аналіз та опис процесів електромеханічного перетворення енергії, вибирати заходи та засоби енергозбереження і робити їх аналіз;

– будувати системи автоматизації  технологічних об’єктів та розраховувати їх елементи;

– застосовувати чисельне інтегрування при вирішені задач математичного моделювання;

 – аналізувати якісні показники і виявляти можливості систем автоматизації;

– вибирати технічні засоби для складання заданої конфігурації системи;

– підтвердити можливості розробленої системи автоматизації, її економічну ефективність та надійність.

Метою вивчення дисципліни є формування у студентів здатностей:

• проводити аналіз та синтез лінійних систем автоматичного керування, використовуючи основні положення теорії керування;
• використовувати спеціальних методів побудови та дослідження систем керування;
• застосовувати математичні знання у процесі проектування і побудови математичних моделей систем ав-томатичного керування;
• аналізувати часові та частотні характеристики систем автоматичного керування.

Завданням вивчення дисципліни полягає у формуванні системи наступних знань та умінь.

Знання:

• методів дослідження автоматичних та автоматизованих систем управління простими;
• розрахунку систем автоматичного керування на стійкість.

Уміння:

• проводити оцінку системи автоматичного керування за критеріями стійкості та досить складними технологічними процесами
• виконувати розрахунки конкретних пристроїв та систем автоматизації на основі типових регуляторів та контролерів
• давати оцінку перевагам автоматизації, яка полягає у забезпеченні зростання продуктивності та поліпшення умов праці; виконання робіт у важкодоступних чи взагалі недоступних для людини сферах; підвищення точності, якості технологічних процесів; зростання надійності та техніко-економічних показників і загальної культури виробництва.

Дослідження характеристик передавальних ланок, корегуючих пристроїв систем автоматичного керування студенти проводять в середовищі Matlab.

ЗМІСТ НАВЧАЛЬНОГО МАТЕРІАЛУ

Розділ 1. Основи теорії автоматичних систем управління безперервної дії.

• Тема 1.1 Загальні принципи побудови автоматичних систем управління.
• Тема 1.2 Методи математичного опису елементів і систем управління.
• Тема 1.3 Динамічні характеристики типових ланок та систем.

Розділ 2. Методи оцінки стійкості та якості лінійних систем.

• Тема 2.1 Аналіз стійкості лінійних систем.
• Тема 2.2 Методи оцінки якості процесу регулювання.
• Тема 2.3 Способи поліпшення якості управління (задачі синтезу)
• Тема 2.4 Імпульсні та цифрові лінійні САК.