Как готовить каши для инструкция;pdf

Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский технологический университет
«МИСиС»
ПРОГРАММА
вступительного экзамена в аспирантуру по кафедре
«Автоматизации»
«Автоматизация и управление технологическими процессами и
производствами»
Москва
2013
ОБЩИЙ РАЗДЕЛ
I.
1. Введение
Автоматизация производственных процессов – одно из важнейших
направлений
развития
современной
техники.
Системы
регулирования и управления, их место и значение
автоматического
народном хозяйстве.
Классификация автоматических устройств и систем.
Основные
понятия
и
определения.
Структурные
схемы
систем
регулирования и управления. Краткий исторический очерк развития теории
автоматического
регулирования.
Важнейшие
труды
отечественных
и
зарубежных ученых.
Новые
направления
развития
общей
теории
автоматического
регулирования и управления. Кибернетика и информатика.
2. Уравнение систем регулирования и их звеньев,
передаточные функции и основные виды характеристик.
Статика систем автоматического регулирования (САР). Установившиеся
режимы САР. Линейные и нелинейные системы по характеристикам ее звеньев.
Дифференциальные уравнения САР.
Методика составления дифференциальных уравнений элементов и
звеньев САР. Дифференциальные уравнения типовых звеньев САР.
Системы дифференциальных уравнений САР и их преобразования.
Получение дифференциального уравнения переходного процесса. Матричный
метод. Уравнения возмущенного движения. Уравнения в вариациях. Метод
малых отклонений. Некоторые типы нелинейных уравнений САР.
Передаточные
функции,
переходные,
импульсные
и
частотные
характеристики САР. Применение преобразования Лапласа для решения
дифференциальных
уравнений.
Понятие
передаточной
функции
и
ее
определение.
Единичная
ступенчатая
функция.
Переходная
характеристика.
Импульсная функция Дирака. Импульсная характеристика. Интеграл Дюамеля.
Частотная
характеристика.
Основные
виды
частотных
характеристик.
Экспериментальные методы определения основных характеристик САР и их
элементов. Преобразование Фурье.
3
3. Устойчивость системы автоматического регулирования.
Определение понятия устойчивости. Асимптотическая устойчивость «в
малом» и устойчивость «в большом». Устойчивость «в целом». Основные
теории Ляпунова и обоснование возможности суждения об устойчивости
системы по линеаризованным уравнениям первого приближения.
Алгебраические критерии устойчивости. Критерий Раута. Критерий
Гурвица. Критерий устойчивости Михайлова.
Частотный критерий Найквиста и его две формулировки.
Анализ
устойчивости
систем
с
запаздыванием
и
систем
с
распределенными параметрами.
Метод Д-разбиения и построения областей устойчивости по одному и
двум параметрам, особые случаи. Правила штриховки кривых.
Структурная устойчивость. Выбор параметров и связь системы из
условий устойчивости.
4. Анализ качества САР при типовых воздействиях.
Постановка задачи анализа качества САР при заданных типовых
воздействиях. Основные показатели качества. Прямые методы оценки качеств и
построении переходных процессов.
Оценка качества по распределению нулей и полюсов передаточных
функций.
Метод временных годографов.
Интегральные оценки качества.
Частотный метод анализа качества САР.
Приближенные методы построения переходных процессов.
5. Способы коррекции (стабилизации) и методы расчета САР.
Обзор способов коррекции САР. Последовательное и параллельное
корректирующие
устройства.
Стабилизация
введением
производных
и
интеграла от отклонения регулируемой величины или сигнала ошибки.
Стабилизация при помощи цепей обратной связи. Различные типы цепей
обратной связи.
4
Выбор оптимальных параметров типовых (П, И, ПИ, ПИД) законов
регулирования. Типы контроллеров и их роль в САР и САУ.
6. САР с воздействиями по возмущениям.
Система
автоматического
регулирования
с
воздействием
по
возмущению. Измерение возмущений. Системы параметрической стабилизации.
Расчет комбинированных систем. Инвариантность абсолютная и до ε по
отношению к возмущающим воздействиям.
Критерий физической реализуемости условий инвариантности.
7. Многоконтурные и многосвязные САР.
Каскадные схемы. Их разновидности. Методы расчета. Многосвязные
системы. Методы расчета. Автономность.
8. Анализ и синтез при случайных воздействиях.
Основные понятия теории вероятностей. Корреляционная функция и
спектральная плотность; связь между ними.
Связь
между
корреляционными
функциями
и
спектральными
плотностями на входе и выходе линейной системы. Определение среднеквадратичной погрешности. Оптимальные параметры системы.
Синтез статически-оптимальных линейных систем. Условия минимума
средне-квадратичной погрешности. Оптимальная фильтрация и оптимальное
прогнозирование.
9. Теория систем импульсного регулирования.
Классификация импульсных систем. Уравнения, передаточные функции
и частотные характеристики импульсных систем. Устойчивость систем –
аналоги критериев устойчивости непрерывных систем. Методы оценки качества
процесса регулирования импульсных систем. Методы построения переходных
процессов импульсных систем. Синтез импульсных регуляторов. Выбор
оптимальных параметров.
5
10. Основы теории нелинейных систем.
Основные понятия. Основные типы нелинейности. Дифференциальные
уравнения нелинейных систем. Типичные нелинейные характеристики систем
автоматического регулирования. Примеры нелинейных систем. Основные
задачи исследования нелинейных систем и методы их решения. Фазовые
траектории нелинейных систем и метод точечного преобразования.
Исследование динамики простейших нелинейных систем с помощью
фазовой плоскости. Метод точечных преобразований Андронова.
Метод
гармонического
Гармоническая
линеаризация
баланса.
Аналитическая
нелинейности.
форма
Приближенное
метода.
определение
амплитуды и частоты колебаний.
11. Оптимальные системы.
Оптимальные процессы и синтез оптимальных систем. Критерии
оптимальности. Системы с полной и неполной информацией об управляемом
объекте.
Системы, оптимальные по быстродействию.
Применение классических вариационных методов, принципа максимума
и динамического программирования для синтеза оптимальных систем.
12. Самонастраивающиеся системы.
Системы автоматической оптимизации или экстремальные системы –
простейший тип самонастраивающихся систем. Экстремальные характеристики
объектов автоматизации и оптимальные режимы работы.
Системы, самоприспосабливающиеся к
контролируемых
внешних
изменению характеристик,
воздействий. Приспосабливающиеся
фильтры,
меняющие свои параметры при изменении характеристик сигнала и шума.
II.
РАЗДЕЛ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ
Представление металлургического производства в виде многоуровневой
системы. Задачи автоматизации технологических процессов в
металлургии.
цветной
6
13. Принципы построения математических моделей
металлургических процессов.
Методы
построения
математических
моделей
металлургических
процессов, их особенности.
Математические модели потоков и емкостей. Структуры моделей
механических процессов: смешения, измельчения, грануляции, классификации.
Структуры моделей
тепловых процессов: нагревания, плавления,
испарения, кристаллизации.
Структуры моделей химических процессов: гомогенные процессы с
простыми и сложными реакциями, гетерогенные процессы. Перенос в
неподвижной среде и в потоке двух- и трехфазных систем.
Структуры моделей сложных технологических комплексов. Матричные
модели для стационарных и нестационарных режимов и систем.
14. Методы идентификации математических моделей.
Обзор методов идентификации. Критерии адекватности для статических
и динамических моделей.
Активные методы с детерминированными входными воздействиями.
Методы планирования экстремальных экспериментов. Методы переходной
функции. Частотные методы.
Пассивные методы со статистическими входными воздействиями.
Регрессионный анализ. Методы статистической динамики. Беспоисковые
методы с настраиваемыми моделями.
Интеграционные
процедуры.
Регулярные
итеративные
методы.
Релаксационные методы. Градиентные методы. Вероятностные итеративные
методы. Метод случайного поиска. Метод стохастической аппроксимации.
Вопросы теории инженерного эксперимента. Выявление и уменьшение
набора переменных. Ранговая корреляция.
15. Системы автоматического управления технологическими
процессами цветной металлургии.
7
Свойства процессов, описываемых математическими моделями первого,
второго и третьего порядка. Фазовые траектории движения системы.
Классификация моделей по статическим и динамическим свойствам.
Статические и динамические свойства процессов с распределенными
параметрами.
Системы автоматической оптимизации. Экстремальные характеристики
объектов
и
оптимальные
режимы
работы.
Основные
типы
систем
автоматической оптимизации.
Самонастраивающиеся системы. Принципы их построения. Системы с
самонастройкой параметров. Системы с самонастройкой структуры. Системы с
применением моделей. Системы по возмущению с настройкой параметров
моделей.
Особенности САУ объектами с запаздыванием. Качество регулирования
при использовании линейных систем и СПС.
Одномерные и двумерные массивы. Разветвленные и неразветвленные
алгоритмы и программы. Примеры использования прикладных программ в
решении задач автоматизации технологических процессов и производств,
значение современных программно-технических комплексов в исследовании
САУ, настройке САР и проектировании АСУТП и АСУП. Понятие о методах
построения интеллектуальных САУ, а также понятие о нечетной среде
функционирования САУ и САР.
8
ЛИТЕРАТУРА
Основная.
1. Теория автоматического управления. Под ред. А.В. Нетушила, ч.1 и ч.2, Изд.
«Высшая школа», 1968, 1972.
2. Лукас В.А. Теория автоматического управления. М.: Недра. 1990.
Дополнительная.
3. Основы теории оптимального управления. Под ред. В.Ф. Кротова. Высшая
школа, 1990.
4. В.В. Солодовников (редактор). Техническая кибернетика, изд-во
«Машиностроение», 1968.
5. З.Г. Салихов. Учебно-справочное пособие. «Терминология основных
понятий автоматизации». М., 1999.
Программу составил
Зав. кафедрой «Автоматизации», доцент, к.т.н. ___________ А.А. Бекаревич