ІНСТИТУТ ЕНЕРГЕТИКИ ТА СИСТЕМ КЕРУВАННЯ Hапрям: Електромеханіка Спеціальність: Електромеханічні системи автоматизації та електропривід (0108)I. Теорія автоматичного керування1. Основні поняття автоматичного керуванняПринципи побудови систем автоматичного керування. Керування за збуренням, за відхиленням і комбіноване керування. Класифікація систем автоматичного керування. Неперервні і дискретні системи керування. Детерміновані і недетерміновані системи керування. Лінійні і нелінійні системи керування. 2. Статика систем автоматичного керуванняПоняття статичної точності регулювання Коефіцієнт статичної похибки та його зв’язок з коефіцієнтом підсилення системи і статичними похибками окремих елементів системи. Астатизм системи. Визначення статичних похибок окремих елементів системи. Діапазон регулювання та його зв’язок з коефіцієнтом підсилення системи. 3. Диференційні рівняння, передавальні функції та частотні характеристики лінійних систем керуванняЕлементарні ланки систем автоматичного керування та метод лінеаризації їх диференціальних рівнянь. Передавальні функції та частотні характеристики елементарних ланок. Способи з’єднання ланок, перетворення структурних схем систем керування та знаходження їх передавальних функцій і диференціальних рівнянь. Фізичний зміст і експериментальне визначення частотних характеристик ланок і систем. 4. Стійкість систем автоматичного керуванняПоняття стійкості, теорема Ляпунова. Необхідна умова стійкості. Алгебраїчні критерії стійкості: критерій Рауса і критерій Гурвіца. Частотні критерії стійкості: Критерій Михайлова, критерій Найквіста. Використання логарифмічних частотних характеристик для дослідження стійкості. Виділення областей з однаковим розподілом коренів характеристичного рівняння. D-розбиття за одним і за двома параметрами. 5. Якість систем автоматичного керуванняПоказники якості системи. Прямі методи дослідження якості: за передавальною функцією системи з допомогою інтеграла Бромвіча, за дійсною частотною характеристикою системи. Непрямі методи дослідження якості: інтегральний метод, метод кореневих годографів. Поняття про корегування систем автоматичного керування. Послідовні корегуючі зв’язки: П-регулятор, I-регулятор, ПІ-регулятор, ПД-регулятор, ПІД-регулятор. Паралельні корегуючі зв'язки та їх особливості. Паралельно-послідовні корегуючі зв'язки. Системи підпорядкованого керування. 6. Випадкові процеси в лінійних системахОсновні поняття і визначення випадкових процесів. Стаціонарний випадковий процес та його характеристики. Кореляційна функція, спектральна густина і зв'язок між ними. Визначення середньоквадратичної помилки керування за спектральною густиною. 7. Імпульсні системи автоматичного керуванняВизначення імпульсної системи автоматичного керування, класифікація імпульсних систем. Метод Z-перетворення при дослідженні імпульсних систем керування. Імпульсна передавальна функція розімкненої та замкненої системи. Аналіз стійкості імпульсних систем автоматичного керування. Аналіз якості імпульсних систем автоматичного керування. 8. Цифрові системи автоматичного керуванняВизначення цифрової системи автоматичного керування. Структурні схеми цифрових систем автоматичного керування. Передавальна функція цифрової системи. Дослідження стійкості і якості в цифрових системах автоматичного керування. 9. Нелінійні системи автоматичного керуванняВизначення нелінійної системи автоматичного керування. Види нелінійних систем автоматичного керування. Дослідження динаміки нелінійних систем автоматичного керування: метод фазової площини, метод гармонічної лінеаризації. Критерій В.М.Попова абсолютної стійкості нелінійної системи автоматичного керування. 10. Екстремальні системи автоматичного керуванняВизначення екстремальних та оптимальних систем автоматичного керування. Екстремальні системи автоматичного керування з принципом керування за збуренням та за відхиленням. Пошукові системи екстремального керування. Критерії оптимального керування. Оптимальні за швидкодією системи автоматичного керування. ^ II. Електропривод1. Механіка електроприводуЕлектропривод як складова частина електромеханічної системи автоматичного керування. Кінематичні та розрахункові схеми механічної частини електроприводу. Рівняння руху і режими роботи електроприводу. Зведення зусиль, моментів та інерційностей до однієї осі. Усталені та перехідні режими. Одно- та багатомасові розрахункові моделі електроприводу. Складання рівнянь для математичного опису їх поведінки. Аналіз динамічних властивостей механічної частини електроприводу з пружними механічними зв’язками та з люфтами. 2. Електромеханічні властивості і характеристики електродвигунівУзагальнена електрична машина. Рівняння електричної рівноваги. Рівняння моменту. Електромеханічний зв’язок електроприводу. Узагальнена структурна схема. Електромеханічні властивості електродвигунів постійного струму з незалежним, послідовним та змішаним збудженням. Математичний опис процесів електромеханічного перетворення енергії в асинхронному двигуні. Статичні характеристики і режими роботи асинхронних двигунів. Електромеханічні властивості синхронних двигунів. Електромеханічні властивості крокового двигуна. Вентильний електродвигун. 3. Динаміка розімкнутих електромеханічних системУзагальнена електромеханічна система з лінійною механічною характеристикою, її динамічні властивості. Динамічні властивості електромеханічної системи з пружними зв’язками. Аналіз електромеханічних перехідних процесів при стрибкоподібній зміні задавальної та збурювальної дії. Розрахунок електромеханічних перехідних процесів в електроприводах з нелінійними механічними характеристиками (двигуни постійного струму послідовного збудження, асинхронні двигуни). 4. Регулювання координат в системах електроприводівПоказники регулювання координат. Електромеханічні властивості електроприводів в системах керований перетворювач-двигун (системи Г-Д, ТП-Д, ШІП-Д). Варіанти схем, їх робота та механічні характеристики. Принципи регулювання координат. Однозонне та двозонне регулювання. Електромеханічні властивості асинхронних електроприводів при частотному регулюванні швидкості. Варіанти схем, їх робота. Механічні характеристики. Принципи регулювання координат. Електромеханічні властивості асинхронних двигунів з фазним ротором в каскадних схемах. Варіанти схем та показники регулювання. 5. Формування оптимальних перехідних процесів в системах електроприводівОсновні завдання та показники керування. Формування оптимальних за швидкодією перехідних процесів в системах керований перетворювач напруги-двигун при лінійній зміні задавального сигналу. Регулювання координат асинхронних двигунів при частотному керуванні. Векторні методи регулювання координат асинхронних двигунів. Регулювання моменту синхронних двигунів. Типові структури електроприводів при оптимізації перехідних процесів швидкості та моменту. Стандартні налаштування контурів (підсистем) керування. 6. Регулювання положення (позиціювання)Точне позиціювання. Автоматичне відпрацювання дозованих переміщень. Слідкуючі електроприводи. Програмне керування. 7. Взаємозв’язані електроприводиБагатодвигунний електропривід. Методи вирівнювання навантажень. Формування жорстких механічних характеристик на „повзучих” швидкостях. Електричний вал. Поняття про зв’язане регулювання. Технологічно зв’язані електроприводи. 8. Енергетика електроприводу і основи вибору потужності та конструктивного виконання електродвигунаВтрати енергії в електроприводах. Рівняння теплового балансу. Теплові перехідні процеси. Режими роботи електроприводів. Навантажувальні діаграми електроприводів. Маховиковий електропривід. Методи еквівалентування режимів за нагріванням. Вибір двигунів за нагріванням, допустимим перевантаженням. Врахування кліматичних особливостей, агресивності середовища, конструкції механізму. ^ III. Мікропроцесорні засоби та системи1. Арифметичі основи мікропроцесорних обчислювальних пристроївСистеми числення: непозиційні і позиційні, двійкова та шістнадцяткова. Кодування двійкової інформації. Кодування десяткових чисел. 2. Логічні основи мікропроцесорних обчислювальних пристроївЛогічні змінні і функції. Закони алгебри логіки. Перетворення булевих виразів. 3. Виконання арифметичних дій в обчислювальних пристрояхПредставлення двійкових чисел форматом з фіксованою комою. Нормалізована форма представлення двійкових чисел. 4. Архітектура мікропроцесорівФон-Нейманівська архітектура мікропроцесорів. Гарвардська архітектура мікропроцесорів. 5. Програмування мікропроцесорного контролера КР 580ИК80Структура команд і їх розміщення в пам’яті. Команди переміщення даних і арифметичних та логічних операцій. Команди передачі керування. ^ IV. Елементи автоматизованого електроприводу.1. РегуляториСтруктурна схема і основні параметри ОП. Неінвертуючий підсилювач із зворотним зв’язком. Інвертуючий підсилювач із зворотним зв’язком. Типові схеми регуляторів на інвертуючому підсилювачі із зворотним зв’язком. 2. ДавачіФункціональні схеми давачів струму та напруги. Давачі швидкості. Давачі переміщення. 3. Узгоджуючі елементиЕмітерний повторювач. Фазовий детектор. Цифро-аналогові й аналогово-цифрові перетворювачі. 4. Задаючі елементиПотенціометричний командоконтролер. Сельсинний командоконтролер. Задавачі інтенсивності. ^ V. Системи керування електроприводами1. Класифікація систем керування електроприводами (СКЕП)Вимоги до СКЕП. Основні функції, які виконують системи. Класифікація СКЕП. Принципи побудови СКЕП. Вибір апаратури керування. Панелі, блоки, пульти керування. Захист електроприводів. 2. Розімкнені системи керуванняЗагальні принципи побудови систем керування пуском, реверсом, гальмуванням в функції вихідних координат. Формування штучних характеристик електроприводів в розімкнених системах. Апаратура силова і оперативна. 3. Типові розімкнені схеми керування пуско-гальмівними режимами електроприводів з двигунами постійного струмуСхеми керування електроприводами з двигунами незалежного збудження, засоби захисту. Схеми керування електроприводами з двигунами послідовного і змішаного збудження. Засоби захисту. Системи електроприводів з широтно-імпульсними перетворювачами (ШІП). Основні принципи побудови і аналізу ШІП-ДПС. Реалізація ШІП на транзисторах і тиристорах. 4. Типові релейно-контакторні схеми керування пуско-гальмівними режимами електроприводів з двигунами змінного струмуСхеми керування електроприводами з асинхронними короткозамкненими двигунами. Магнітні пускачі. Системи “Тиристорний регулятор напруги – асинхронний двигун”. ТРН Д Перетворювач частоти – асинхронний двигун. Засоби захисту. Схеми керування електроприводами з асинхронними двигунами з фазовим ротором. Формування штучних характеристик. Вибір пускових опорів і пускової апаратури. Засоби захисту. Схеми керування пуском і гальмуванням електроприводами з синхронними двигунами. Обертові і статичні збудники. Системи контролю за підсинхронною швидкістю. Контактні і безконтактні збудники. Засоби захисту. 5. Замкнені системи стабілізації вихід координат електроприводівОсновні показники роботи систем в статичних і динамічних режимах. Статична точність, діапазон і точність регулювання. Екскаваторні характеристики. Стабілізуючі і обмежуючі зв’язки. Основні структури систем стабілізації вихідних координат. Статичні і астатичні системи. Основні особливості побудови багатоконтурних систем. Системи з підпорядкованим регулюванням координат (СПР). Принципи “технічного оптимума” і “симетричного оптимума”. Системи з паралельними з’єднанням регуляторів. Особливості побудови і роботи. 6. Замкнені системи стабілізації з двигунами постійного струмуЕлектропривод ТП-Д, керований двоконтурною СПР. Формування статичних. Розрахунок контурів струму і швидкості. Однократно інтегруюча система. Визначення параметрів регуляторів. Статична точність і діапазон регулювання.Формування пуско-гальмівних характеристик. Задавачі інтенсивності. Двоконтурні астатичні СПР. Вибір типу і розрахунок параметрів регуляторів за умови “симетричного оптимума”.Динамічні і статичні характеристики. Системи двозонного регулювання координат системи електроприводу ТП-Д. Розрахунок параметрів і вибір типу регуляторів струму збудження і ЕРС. Системи з зовнішнім зворотним зв”язком за напругою двигуна. Статичні і динамічні характеристики. Системи з регулюванням швидкості в другій зоні. Призначення контурів регулювання. Характеристики. Системи, які забезпечують реверс швидкості реверсом струму збудження двигуна. Статичні і динамічні характеристики. Зона неперервності і шляхи зменшення цієї зони. Підпорядковане регулювання координат. електроприводу за системою Г-Д з тиристорними збудниками електричних машин. Вибір кількості контурів регулювання. розрахунок параметрів регуляторів. Використання зовнішніх зворотних зв’язків за напругою. Системи з паралельним регулюванням координат. Вибір типу регуляторів і розрахунок їх параметрів. Статичні і динамічні характеристики. Системи електроприводів з широтно-імпульсними перетворювачами. (ШІП). Застосування зворотних зв’язків за вихідними координатами і принципами побудови ШІП-ДПС. Динамічні і статичні характеристики. Комбіновані системи стабілізації вихідних координат. Основні особливості побудови і розрахунку. 7. Замкнені системи стабілізації вихідних координат електроприводів з двигунами змінного струмуОсновні положення побудови замкнених систем змінного струму. Формування статичних і динамічних характеристик. Скалярне, частотно-струмове, векторне керування двигунами змінного струму. Векторне керування з орієнтацією за потоком ротора. Пряме керування моментом. Давачі та естіматори змінних стану машин змінного струму. Системи, які здійснюють регулювання вихідних координат асинхронних двигунів змінної напруги статора. Система ТРН-АД. Схеми, характеристики. Системи з частотним керуванням електроприводами. Електроприводи з ланкою постійного струму і без ланки постійного струму - циклоконвертора. Системи з інверторами напруги і струму (АІН, АШС). Типові схеми. Системи з широтно-імпульсною модуляцією, реалізовані на транзисторах і тиристорах. Формування механічних характеристик. Системи дискретним керуванням в коло ротора асинхронного двигуна. (ШІП в роторі АД). Схеми. Механічні характеристики. Системи приводів з подвійним живленням двигунів. Машинно-вентильні і асинхронно-вентильні каскади. Схеми замкнених систем. Механічні характеристики. 8. Позиційний і слідкуючий електроприводОсобливості роботи. Типові схеми керування. Робота системи керування положенням при малих, середніх та значних переміщеннях. Розрахунок параметрів регуляторів. Регулятор з параболічною характеристикою. 9. Адаптивні системи керування.Типові вузли адаптації. Безпошукові і пошукові системи адаптації. Особливості роботи. Основні структури адаптивних електроприводів. ^ VI. Основи синтезу електромеханічних систем1. Принципи побудови систем автоматичного керуванняСистеми автоматичного керування з послідовною та паралельною корекцією. Принципи побудови математичної моделі електроприводу ТП-Д як об’єкта регулювання. Матрицево-векторне представлення об’єкта керування. 2. Синтез перехідних функцій контурів електромеханічних системСинтез контурів електромеханічної системи за модульним оптимумом. Аналіз статичних характеристик однократно інтегрувальних СПР. Синтез контурів електромеханічної системи за симетричним оптимумом. Синтез астатичної позиційної СПР. Синтез ЕМС методом узагальненого характеристичного полінома. Синтез регуляторів двомасових систем. 3. Принципи модального керуванняСинтез систем модального керування. Поняття про спостерігачі. Синтез спостерігача двомасової системи керування швидкістю. Побудова спостерігача зниженого порядку. Синтез спостерігача двомасової позиційної системи.