Автоматизирование проектирование ЭМС: Рабочая программа, задания на контрольную работу

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Северо-Западный заочный политехнический институт Кафедра автоматизации производственных процессов

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕТИРОВАНИЕ ЭМС

Рабочая программа Задания на контрольную работу Факультет машиностроительный Специальность 2102 – Автоматизация технологических процессов и производств

Санкт-Петербург, СЗПИ 1998

Утверждено редакционно-издательским отделом института УДК 681.3 Автоматизирование проектирование ЭМС: Рабочая программа, задания на контрольную работу. – СПб.:СЗПИ, 1998, - с. Курс включает вопросы, посвященные автоматизированному проектированию электромеханических систем (ЭМС). В число тем, подлежащих изучению, включены: содержание процесса проектирования ЭМС; принципы построения и техническая реализация САПР; принципы выбора методов и алгоритмов для решения

задач

автоматизированного

проектирования

ЭМС;

программное

обеспечение САПР. Приведена рабочая программа курса, приведены варианты задания на контрольную работу. Рассмотрено на заседании кафедры автоматизации производственных процессов

_________1998

г.

Одобрено

машиностроительного факультета ________1998 г. Рецензенты:

Составитель Е.А. Кожевников, канд.техн.наук, доц.

методической

комиссией

Рабочая

программа,

Предисловие методические указания,

контрольное

задание

предназначены для студентов специальности 2102, изучающих дисциплину "Автоматизированное проектирование ЭМС. Целью преподавания дисциплины является изучение вопросов построения и

применения

системы

автоматического

проектирования

(САПР)

для

проектирования ЭМС. В результате изучения дисциплины студенты должны знать организацию процесса автоматизированного проектирования ЭМС, принципы построения и структуру САПР, технические средства САПР. Уметь формулировать проектные задачи в качестве пользователя САПР, Осуществлять алгоритмизацию и решать поставленные задачи в режиме диалога; иметь о принципах создания прикладного программного обеспечения. Данная дисциплина базируется на следующих, изученных ранее курсах: Информатика; Высшая математика; ЭВМ вычислительные системы; Прикладное программирование; Теория управления ЭМС; Системы автоматизации и управления, Автоматизация производственных процессов.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА (объем курса 140 часов) 1. Введение (4 часа) [1],c 5…27, [2],c 9…21. Понятие САПР. Роль и место САПР в решении задач автоматизации технологических процессов и производств. Обзор развития САПР. 2. Содержание процесса проектирования электроприводов технологических агрегатов 2.1. Общая характеристика процесса проектирования (12 часов) [1],c 27…62, [2],c 13…25. Понятие проектирования, стадии создания ЭМС. ЭМС как объект проектирования. Системный подход как основа создания современных систем управления. Иерархические уровни описаний проектируемых объектов. Аспекты

описаний проектируемых ЭМС. Составные части процесса проектирования. Понятие о нисходящем и восходящем проектировании, их сравнительный анализ. Внешнее

и

внутреннее

проектирование.

Виды

описаний

объектов

проектирования, параметры, фазовые переменные, переменные состояния. 2.2. Типовые проектные процедуры (32 часа) [1],c 132…307, [2],c 25…44, [5],c 141…151, [6],c 7…37. Классификация типовых проектных процедур, их последовательность. Пути сокращения вычислительных затрат на выполнение проектных процедур. Понятие о режимах проектирования о режимах проектирования в САПР. Моделирование при автоматизированном проектировании. Математические модели, их классификация и требования к ним. Приведение математических моделей к виду, удобному для программирования. Степень детализации математической модели для решения конкретной задачи. Выбор численных методов моделирования, их сравнительный анализ. Постановка задачи и подходы к решению задач анализа и синтеза в САПР. Поиск новых технических решений при проектировании ЭМС. Критерии оценки качества. Методы и процедуры принятия проектных решений. Требования к методам и алгоритмам анализа. Методы численного анализа во временной и частотной области. Методы численного решения задач анализа. Моделирование как один из основных методов решения задачи анализа. Классификация методов синтеза. Методы и алгоритмы решения задач параметрической оптимизации. Структурный синтез, подходы к решению задач структурного синтеза, алгоритмы структурного синтеза. Многокритериальная оптимизация. Последовательность процедур анализа и синтеза при проектировании. Автоматизация конструкторской разработки ЭМС. Автоматизация технологической подготовки производства.

3. Принципы построения и техническая реализация САПР 3.1. Общая структура и принципы построения САПР (6 часов) [1],c 68…79, 115…120, [2],c 85…111. Основные

понятия

САПР.

Структура

САПР.

Лингвинистическое

обеспечение САПР. Языки проектирования. Диалоговые языки. Понятие о структурном программировании. Особенности учебно-исследовательской САПР. 3.2. Технические средства САПР (10 часов) [1],c 79…94, [3],c 9…58. Перспективы развития автоматизированного проектирования. Основные требования к техническим средствам САПР. Состав технических средств. Характеристики ЭВМ, используемых в САПР, особенности функционирования запоминающих устройств. Применение многопроцессорных ЭВМ. Общая характеристика и требования к периферийным устройствам ЭВМ. Устройства ввода-вывода графической информации. Устройство оперативной связи человека с ЭВМ. Понятие о комплексивности технических средств САПР. 4. Программное обеспечение САПР 4.1. Общесистемное программное обеспечение (6 часов) [1],c 120…124, [3],c 88…101, [4],c 24…28 Архитектура программного обеспечения (ПО) САПР. Общее программное обеспечение ЭВМ, его назначение, состав и функции. Функции оперативных систем (ОС). Структура и генерация ОС. Последовательность обработки задания на ЭВМ. 4.2.

Прикладное

программное

обеспечение,

алгоритмизация

прикладных задач функционального проектирования (16 часов) [1],c 155…163; 190…198; 262…269; 283…291; 299…307, [4],c 31…38; 43…51. Общая характеристика прикладного ПО САПР и требования к нему. Этапы цикла жизни ПО. Понятие о модулях ПО. Методика тестирования и отладка ПО. Организация средств разработки ПО.

Численные методы и алгоритмы анализа переходных процессов в ЭМС. Понятие об устойчивости методов интегрирования. Постановка задачи и алгоритмы параметрической оптимизации. Программное обеспечение методов оптимизации. 4.3. Информационное обеспечение (10 часов) [1],c 124…130, [4],c 52…57. Понятие об информационном ПО. Базы данных, принципы построения СУБД. Понятия о системах управления базами данных. Методы доступа и защиты информации. Связь информационного ПО с прикладными программами. Организация информационного фонда. Программное обеспечение СУБД. 4.4. Программное обеспечение диалога в САПР (1 час) [4],c 108…112. Организация

диалога.

Типы

диалога.

Классификация

сообщений.

Требования к программному обеспечению диалога. Примерный перечень лабораторных работ (12 часов)

1. Оценка эффективности проектных процедур. 2. Работа в среде СУБД для САПР ЭМС. 3. Оптимизация ЭМС в САПР. 4. Темы практических занятий (8 часов) 1. Алгоритмы построения типовых проектных процедур

4 часа

2. Работа в среде СУБД в командном дисплее

2 часа

3. Решение задач декомпозиции и формирования критерия для локальных ЭМС

2 часа

Литература Основная 1. Сольницев Р.И. Автоматизация проектирования систем управления. – М.:Высш. школа, 1991. Дополнительная 2. Системы

автоматизированного

проектирования:

В

9

кн./Под

ред.

И.Н.Норенкова. Кн.1. Принципы построения и структура. – М.:Высш.школа, 1986. 3. Системы

автоматизированного

проектирования:

В

9

кн./Под

ред.

И.Н.Норенкова. Кн.2. Жук Д.М., Мартынюк В.А., Сомов П.А. Технические средства и операционные системы. – М.:Высш.школа, 1986. 4. Системы

автоматизированного

проектирования:

В

9

кн./Под

ред.

И.Н.Норенкова. Кн.3. Федорчук В.Г., Черненький В.М. Информационное и прикладное обеспечение– М.:Высш.школа, 1986. 5. Системы

автоматизированного

проектирования:

В

9

кн./Под

ред.

И.Н.Норенкова. Кн.4. Трудоношин В.А., Пивоварова Н.В. Математические модели объектов проектирования. – М.:Высш.школа, 1986. 6. Системы

автоматизированного

И.Н.Норенкова.

Кн.5.

Кузьмик

проектирования: П.К.,

Маничев

В

9

В.Б.

кн./Под

ред.

Автоматизация

функционального проектирования. – М.:Высш.школа, 1986. Тематический план лекций 1. Введение. Общая характеристика процесса проектирования

2 часа

2. Принципы построения и технические средства САПР

2 часа

3. Принципы построения типовых проектных процедур

2 часа

4. Выбор методов и алгоритмов решений прикладных задач САПР ЭМВ

4 часа

5. Прикладное программное обеспечение

2 часа

6. Информационное обеспечение САПР СУБД

4 часа

Контрольная работа Подготовить исходные данные для проектирования локальной системы автоматического управления. Контрольная работа выполняется согласно плану, приведенному ниже.

План выполнения контрольной работы 1. Осуществить декомпозицию ТК. Представить

блочно

иерархическую

структуру. Ниже уровня Si только для элемента Sij, указанного в таблице исходных данных [2], с 13 – 18. 2. Составить функциональную схему элемента. 3. Перечислить переменные состояния системы уровня. 4. Задать критерий оценки качества системы управления уровня. Показать, каким образом локальный критерий связан с критерием оценки качества системы управления всем комплексом [1], с. 27 – 32. 5. Выделить типовые процедуры для проектирования САУ. 6. Составить последовательность процедур на этапе в виде обобщенной блоксхемы алгоритма проектирования [1], с.39-40, [2], с.25-32. 7. Ответить на вопрос, какую информацию необходимо включить в банк данных при проектировании.

Указания к выполнению контрольной работы Контрольная работа выполнятся в отдельной тетради. На каждый пункт плана должен быть представлен конкретный ответ. Пункты 1, 2, 6 должны сопровождаться графической иллюстрации с необходимыми пояснениями принятых обозначений и сокращений. Вид технологического комплекса в соответствии со своей специализацией, или в соответствии с отраслью промышленности, в которой работает студент. В качестве исходных данных для выполнения задания может быть принят технологический комплекс, на котором работает студент на время выполнения

задания. В этом случае задание необходимо согласовать с преподавателем, проводящим занятия по данной дисциплине. Вид элемента Sij и вид системы управления выбирается по последней цифре шрифта.

Исходные данные представлены в таблице для трех специализаций: 1) автоматизация обработки металлов резанием; 2) автоматизация

бумагоделательной

и

деревообрабатывающей

промышленности: 3) автоматизация металлургии. Сокращения, принятые в таблице: ССС – система стабилизации скорости; СС – следящая система; А, Ц – соответственно аналоговая, цифровая. Для специализации 1 ТК является модуль ГАП. Элементами Sij являются приводы главного движения станка (ПГД), привод подачи (ПП), привод звена манипулятора (ПЗМ), привод передвижения робота (ППР). Для специализации 2 САУ суперкаландра бумагоделательной машины. Элементами Sij являются приводы (П)

наката (Н) каландра (К), система

управления натяжением (СН) со стороны наката и раската (Р), система стабилизации момента (ССМ). Для специализации 3 ТК является АСУ широкополосного стана горячей прокатки. Элементами Sij являются приводы реверсивной группы черновых клетей (ЧК), промежуточного рольгана (ПР), чистовых клетей (ЧСК), подъемного стола группы черновых клетей (ПС), летучих нижниц (ЛН).

Таблица

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

П

ПЗМ

ПЗМ

ППР

ППР

ЦСС

АСС

ЦПС

ЦПС

ЦСС

Специализация:"Обработка металлов резанием"

Sij

ПГД

ГД

ПП

ПП

ПП

СУ

АССС ЦССС АССС ЦССС АСС

Специализация:"Бумагоделательная и деревообрабатывающая промышленность"

Sij

ПН

ПН

ПН

СУ

АССС ЦССС АСН

ПР

ПР

ПК

ПК

ПР

ПР

ПН

АСН

ЦСН

АССС ЦССС АССМ ЦССМ АСН

Специализация:"Металлургическая промышленность"

Sij

ПЧК

ПЧК

ППР

ППР

ПЧСК ПЧСК ППС

ППС

ПЛН

ПЛН

СУ

АССС ЦССС АССС ЦССС АССС ЦССС АПС

ЦПС

АПС

ЦПС

Этапы проектирования 1.Согласование ТЗ 2.,4. Техническое предложение 3.,8. Эскизный проект 5. Рабочее проектирование 6. Изготовление опытных образцов 7. Испытания 9. Наладка, опытная эксплуатация