microbik.ru
1


МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Рабочая программа дисциплины «Теплотехника»
на основе модульной технологии обучения


Направление подготовки_______110800.62 «Агроинженерия»_____________

Профиль подготовки _ «Технические системы в агробизнесе», «Технический сервис в АПК»
Квалификация (степень) бакалавр-инженер
Форма обучения ____очная__

Орел 2012 год

Составитель ст. преподаватель_Лебедев Р.В.________________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание) «__» __________20__г.

Рецензент__к.т.н., доцент Карпович Э.В._______________________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание) «__» __________20__г.

Программа обсуждена на заседании кафедры «Теплотехника и электротехника» протокол №______________________________ «__» ____________20__г.

Зав. кафедрой__ к.т.н., доцент Карпович Э.В.___________________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание) «__» __________20__г.

Программа рассмотрена и одобрена методической комиссией факультета

протокол № ______ от «__» __________20__г.

Председатель методической комиссии факультета

к.т.н., доцент Коренев В.Н.___________________________________________

«__» __________20__г.

Лист согласования рабочей программы

Декан к.т.н., доцент Коношин И.В.___________________________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание) «__» __________20__г.

Программа обсуждена на заседании Ученого совета

протокол № ___от «__» __________20__г.

Секретарь Ученого совета факультета Махиянова Н.В.___________________

«__» __________20__г.
Программа принята учебно-методической комиссией по направлению подготовки____110800.62 «Агроинженерия» «__» __________20__г.

протокол № ___от «__» __________20__г.

Председатель учебно-методической комиссии по направлению подготовки___ к.т.н., доцент Коренев В.Н..__________________________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание) «__» __________20__г.

Заведующие выпускающих кафедр

к.т.н., доцент Волженцев А.В.________________________________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание) ___________ «__» __________20__г.

к.т.н., доцент Жосан А.А.____________________________________________

(ФИО, ученая степень, ученое звание) ___________ «__» __________20__г.

Отдел комплектования ЦНБ___Ишханова Е.В.__________________________

(ФИО) «__» __________20__г.

Оглавление

Введение

1. Цели освоения дисциплины…………………………………………………5

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата ………………………5

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины……………………………………………………………………………..6

4. Объем дисциплины и виды учебной работы…………………….…………7

5.Содержание дисциплины……………………………………………………..7

5.1. Содержание модулей и разделов дисциплины………………………7

5.2. Разделы дисциплин и виды занятий………………………….…… 9

5.3. Лабораторный практикум……………………………………………10

5.4. Самостоятельная работа студентов…………………………………10

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов………………………….………..12

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины модуля)………………………………………………………….……………………15

8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)……….…16

Введение
Рабочая программа по дисциплине «Теплотехникака» разработана для студентов, обучающихся по направлению 110800.62 «Агроинженерия». Рабочая программа отражает все виды учебных занятий и формы самостоятельной работы, а также формы контрольных мероприятий. В рабочей программе дан список основной и дополнительной литературы, указаны методические пособия.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС по направлению 110800.62 «Агроинженерия».


  1. Цели освоения дисциплины


Целью дисциплины является формирование знаний и практических навыков по получению, преобразованию, передаче и использовании тепловой энергии, а также правильный выбор и эксплуатация теплотехнического оборудования с максимальной экономией теплоэнергетических ресурсов и материалов, интенсификация технологических процессов и выявление возможности использования вторичных энергоресурсов для защиты окружающей среды.

Основные задачи дисциплины определяются квалификационными требованиями, заложенными в государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования по направлению подготовки 110800.62 «Агроинженерия».

  1. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина «Теплотехника» относится к дисциплинам профессионального цикла по направлению 110800.62 «Агроинженерия». Для изучения дисциплины «Теплотехника» необходим ряд требований к входным знаниям, умениям и компетенциям студентов.

Студент должен знать:

  • основные понятия и методы математического анализа, линейной алгебры и аналитической геометрии, дискретной математики, теории дифференциальных уравнений, теории вероятности и теории математической статистики, статистических методов обработки экспериментальных данных, элементов теории функций комплексной переменной;

  • фундаментальные разделы физики, в т.ч. физические основы механики, молекулярную физику и термодинамику, электричество и магнетизм, оптику, атомную и ядерную физику;

уметь:

  • использовать математический аппарат для обработки технической и экономической информации и анализа данных, связанных с машиноисполь-зованием и надежностью технических систем;

  • использовать физические законы для овладения основами теории и практики инженерного обеспечения АПК;

владеть:

  • методами построения математических моделей типовых профессиональных задач;

  • методами проведения физических измерений;

Знания, полученные по дисциплине «Автоматика» используются в курсовом и дипломном проектировании.

  1. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.


Процесс изучения дисциплины «Автоматика» направлен на формирование следующих компетенций:

общекультурные:

  • способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);

  • умением логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);

  • готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);

  • умением использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-5);

  • способность в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, готовности приобретать новые знания, использовать различные средства и технологии обучения (ОК-6);

  • готовность к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);

  • владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, использование компьютера как средства работы с информацией (ОК-11);

профессиональные:

  • способность к использованию основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования (ПК-1);

  • способность разрабатывать и использовать графическую техническую документацию (ПК-2);

  • способность решать инженерные задачи с использованием основных законов механики, электротехники, гидравлики, термодинамики и тепломассообмена; знанием устройства и правил эксплуатации гидравлических машин и теплотехнического оборудования;

  • способность проводить и оценивать результаты измерений (ПК-5);

  • владение способами анализа качества продукции, организации контроля качества и управления технологическими процессами (ПК-6);

    • готовность к использованию технических средств автоматики и систем автоматизации технологических процессов (ПК-9);

    • способность использовать информационные технологии и базы данных в агроинженерии (ПК-10);

  • способностью использовать современные методы монтажа, наладки машин и установок, поддержания режимов работы электрифицированных и автоматизированных технологических процессов, непосредственно связанных с биологическими объектами (ПК-13);

  • способность использовать технические средства для определения параметров технологических процессов и качества продукции (ПК-14);

  • способность анализировать технологический процесс как объект контроля и управления (ПК-16);

  • способность осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования (ПК-22);

  • готовность к участию в проектировании технических средств и технологических процессов производства, систем электрификации и автоматизации сельскохозяйственных объектов (ПК-23);

  • готовность к участию в проектировании новой техники и технологии (ПК-25).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

  • основные сведения о системах и элементах автоматики и автоматизации производственных процессов;

  • основные прикладные программные средства и профессиональные базы данных

Уметь:

  • применять средства измерения для контроля качества продукции и технологических процессов;

  • пользоваться глобальными информационными ресурсами и современными средствами телекоммуникаций;

Владеть методами контроля качества продукции и технологических процессов.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачётных единиц.

Виды учебной нагрузки

Всего часов/

зач.ед

Семестры

7

8

Аудиторные занятия (всего)

52

52




В том числе










Лекции

28

28




Лабораторные работы (ЛР)

24

24




Самостоятельная работа (всего)

65

65




В том числе










Расчетно-графические работы










Активные формы обучения: диспуты, лекции-беседы, круглые столы

43

43




Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)

27

Экзамен




Общая трудоемкость: час

зач.ед.

187

187




4

4




5.Содержание дисциплины.

5.1. Содержание модулей и разделов дисциплины.

Семестр I (количество модулей 2)

Модуль I (Основы автоматического управления)

Цель: в результате усвоения данного модуля формируются компетенции:

  • способность к использованию основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применение методов математического анализа и моделирования (ПК- 1);

  • способность разрабатывать и использовать графическую техническую документацию (ПК- 2);

    • готовность к использованию технических средств автоматики и систем автоматизации технологических процессов (ПК- 9);

    • способность использовать информационные технологии и базы данных в агроинженерии (ПК- 10);

    • способность использовать технические средства для определения параметров технологических процессов и качества продукции (ПК- 14)



п/п

Наименование раздела дисциплины, входящей в данный модуль.

Содержание раздела

аудиторная работа

СРС



Основы теории автоматического управления

Предмет и задачи дисциплины, её связь с другими дисциплинами. Краткий очерк развития автоматики. Проблемы и перспективы автоматизации сельскохозяйственного производства. Классификация систем автоматического управления (САУ).



Законы управления и принципы управления.

Системы автоматического регулирования (САР): следящая и программная САР, комбинированная и позиционная САР. Методы настройки регуляторов

Методы математического описания САУ. Статические и динамические характеристики. Уравнение динамики. Передаточные функции. Частотные характеристики

Математические модели объектов управления. Общие свойства объектов управления.

Элементарные динамические звенья

Структурные схемы и их преобразование



Технические средства автоматики

Исполнительные устройства САУ

Линейные и шаговые двигатели. Агрегатированные устройства воздействия

Датчики параметров технологических процессов

Устройства обработки информации

Задающие и сравнивающие устройства

Логические функциональные узлы

Микропроцессорные устройства

Устройства сопряжения человека с технической системой

Модуль II (Анализ систем автоматического управления)

Цель: в результате усвоения данного модуля формируются компетенции:

  • способность проводить и оценивать результаты измерений (ПК- 5);

  • владение способами анализа качества продукции, организации контроля качества и управления технологическими процессами (ПК- 6);

  • способность анализировать технологический процесс как объект контроля и управления (ПК- 16);

  • способность осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования (ПК- 22);

  • готовность к участию в проектировании технических средств и технологических процессов производства, систем электрификации и автоматизации сельскохозяйственных объектов (ПК- 23);

  • готовность к участию в проектировании новой техники и технологии (ПК- 25).



Анализ систем автоматического управления

Устойчивость САР. Алгебраические критерии устойчивости (критерий Раусса, Гурвица). Принцип аргумента. Частотные критерии устойчивости (критерий Михайлова, Найквиста). Запасы устойчивости; области устойчивости.

Показатели качества процесса регулирования: прямые и косвенные. Диаграмма Вышнеградского. Способы повышения качества процесса регулирования

4.

Проектирование систем автоматизации

Методы проектирования САР.

Исследование объектов управления: экспериментальные методы

Выбор контрольно-измерительных приборов, регуляторов, исполнительных и регулирующих органов

Проектирование устройств электропитания, щитов и пультов, мнемосхем, заземляющих устройств

Методы расчета надежности и экономической эффективности систем автоматики

Автоматизация управления типовыми объектами сельскохозяйственного производства

5.2. Разделы дисциплин и виды занятий.




раздела дисциплины, входящей в данный модуль (см.5.1)

Лекц.

ЛЗ

СРС

Всего часов

Семестр 7

Модуль 1

  1. Основы теории автоматического управления.

  2. Технические средства автоматики

14

24

32

70

Модуль 2

  1. Анализ систем автоматического управления.

  2. Проектирование систем автоматизации

14

-

33

47

5.3. Лабораторный практикум.




раздела дисциплины, входящей в данный модуль (см.5.1)

Наименование

лабораторных работ

Трудоемкость

(час.)

Модуль 1

2

Исследование датчиков температуры

4

2

Исследование датчиков давления

4

2

Исследование датчиков линейного положения и датчиков углового положения

4

2

Исследование датчиков скорости вращения

4

2

Исследование магнитного усилителя

4

1

Исследование моделей элементарных динамических звеньев

4

5.4. Самостоятельная работа студентов.




Самостоятельное изучение теоретического материала

Домашнее

решение задач

Написание

реферата

Подготовка

к отчету по модулям

Трудоемкость

(час.)

Модуль 1

Следящая и программная САР




*

изучение теоретического материала.

2

Комбинированная и позиционная САР




*

изучение теоретического материала.

2

Методы настройки




*

изучение теоретического материала.

2

Математические модели объектов управления

*




изучение теоретического материала.

6

Структурные схемы и их преобразование

*




изучение теоретического материала.

4

Линейные и шаговые двигатели. Агрегатированные устройства воздействия




*

изучение теоретического материала.

4

Устройства обработки информации




*

изучение теоретического материала.

4

Логические функциональные узлы




*

изучение теоретического материала.

4

Устройства сопряжения человека с технической системой





*

изучение теоретического материала.

4

Модуль 2

….

Определение качества регулирования при наличии задающего воздействия

*




изучение теоретического материала.

2

Определение качества регулирования при наличии возмущающего воздействия

*




изучение теоретического материала.

1

Корневые методы оценки

*




изучение теоретического материала.

1

Оценка по кривой переходного процесса

*




изучение теоретического материала.

1

Интегральные оценки

*




изучение теоретического материала.

1

Частотные оценки динамических свойств

*




изучение теоретического материала.

1

Аналитический метод исследования объектов управления

*




изучение теоретического материала.

2

Метод активного эксперимента

*




изучение теоретического материала.

3

Метод пассивного эксперимента

*




изучение теоретического материала.

3

Проектирование устройств электропитания систем автоматики

*




изучение теоретического материала.

2,5

Проектирование щитов и пультов

*




изучение теоретического материала.

2,5

Проектирование мнемосхем

*




изучение теоретического материала.

2,5

Проектирование заземляющих устройств систем автоматики

*




изучение теоретического материала.

2,5

Автоматизация управления объектами сельскохозяйственного производства

*

*

изучение теоретического материала.

8



  1. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Порядок проведения текущих отчетов по модулям

Модуль №1 включает следующие разделы:

- основы теории автоматического управления;;

- технические средства автоматики

Общее количество часов в модуле 70 часов, в том числе лекций 14, лабораторных работ 24 часов,CРC 32 часов.

Контроль знаний по модулю включает:

1. Защита студентами лабораторных работ.

2. Опрос студентов по материалам лекций.

Перечень вопросов для контроля знаний
Тема «Технические средства систем управления»

  1. Электрические исполнительные устройства.

  2. Гидравлические и пневматические исполнительные устройства.

  3. Агрегатированные устройства воздействия.

  4. Устройства воздействия на объект управления.

  5. Датчики температуры.

  6. Датчики давления.

  7. Датчик скорости вращения.

  8. Датчики перемещения.

  9. Основные соотношения алгебры логики.

  10. Аналоговые элементы.

  11. Дискретно-кодовые элементы.

  12. Логические функциональные узлы.

  13. Устройства сравнения и вычитания.

  14. Централизованные устройства обработки информации.

  15. Микропроцессорные системы обработки информации.

  16. Устройства управления непрерывного действия.

  17. Устройства управления дискретного действия.


Тема «Дистанционный и телемеханический контроль и управление»

    1. Назначение систем дистанционного контроля и управления

    2. Принципиальные схемы дистанционного управления

    3. Системы телемеханики

    4. Понятие об уплотнении каналов связи и разделении сигналов

    5. Системы телеизмерения телеуправления, телесигнализации.

    6. Диспетчерское управление производством.


Тема «Микропроцессорная техника в системах управления»

  1. Особенности построения микропроцессоров (МП).

  2. Элементная база.

  3. Типовая структура.

  4. Организация процесса управления и обработки информации.

  5. Микропрограммируемые МП.

  6. Организация и функционирование микропроцессорной секции. Кодирование и описание микроопераций.

  7. Организация интерфейса в МП.

  8. Программирование процедур ввода-вывода данных.

  9. Состав интерфейса преобразователи сигналов для программированного ввода - вывода.

  10. Микропроцессорные системы управления


Модуль №2 включает следующие разделы:

- анализ систем автоматического управления;

- проектирование систем автоматизации

Общее количество часов в модуле 47 часов, в том числе лекций 14, CРC 33 час.

Контроль знаний по модулю включает:

      1. Опрос студентов по материалам лекций.

Перечень вопросов для контроля знаний:

Тема «Анализ систем автоматического управления»

  1. Определение качества работы АСУ. Прямой метод оценки

  2. Алгебраические критерии устойчивости. Критерий Гурвица.

  3. Частотные критерии устойчивости. Критерий Михайлова.

  4. Частотные критерии устойчивости. Принцип аргумента.

  5. Частотные критерии устойчивости. Критерий Найквиста.

  6. Запас устойчивости по фазе и модулю.

  7. Выделение областей устойчивости. Д-разбиение по одному параметру.

  8. Д-разбиение по двум параметрам.


Тема «Проектирование систем автоматизации»

    1. Схемы применяемые в проектах автоматизации технологических процессов.

    2. Аналитический метод исследования объекта управления.

    3. Методы активного эксперимента: статические и динамические характеристики.

    4. Методы пассивного эксперимента: статические и динамические характеристики.

    5. Выбор контрольно-измерительных приборов.

    6. Выбор регуляторов, обеспечивающих непрерывный закон регулирования.

    7. Выбор регуляторов, обеспечивающих позиционный закон регулирования.

    8. Выбор первичных измерительных преобразователей.

    9. выбор исполнительных механизмов.

    10. Выбор регулирующих органов.

    11. Расчет надежности систем автоматизации

Шкала пересчета рейтинговых баллов в традиционные академические оценки

Бальная оценка

0 - 54

55 - 69

70 - 84

85 - 100

Академическая оценка

Неудовлетворительно

Удовлетворительно

Хорошо

Отлично

Зачет

Не зачтено

Зачтено




Примерные темы рефератов

      1. Преобразование информации в системах автоматизации.

      2. Цифроаналоговые и аналогово-цифровые преобразователи.

      3. Логические элементы.

      4. Триггерные устройства.

      5. Преобразователи кодов.

      6. История развития линейных электродвигателей.

      7. История развития шаговых электродвигателей.

      8. Синхронные шаговые электродвигатели.

      9. Гидравлические серводвигатели.

      10. Пневматические серводвигатели.

      11. Электронные коммутаторы.

      12. Счетчики импульсов.

      13. Мультиплексор и демультиплексор.

      14. Магнитные модуляторы.

      15. Пьезоактюаторы.

      16. Бесконтактные магнитные реле.

      17. Магнитоуправляемые контакты.

      18. Оптоэлектронные преобразователи.

      19. Язык общения человека с техническими системами.

      20. Алгебра логики.

      21. Информационные системы.

      22. Регуляторы прямого действия частоты вращения.

      23. Регуляторы прямого действия температуры охлаждающей жидкости.

      24. Робототехнические средства автоматизации








  1. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины(модуля)

Рекомендуемая литература:

Основная литература:

  1. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов.- М.: КолосС, 2007.

  2. Ротач В.Я. Теория автоматического управления: учебник для вузов/ В.Я. Ротач. – 4-е изд., стереот. – М.: Идательский дом МЭИ, 2007.

  3. Шандров Б.В. Технические средства автоматизации: учебник для студ.высш.учеб.заведений/Б.В.Шандров, А.Д.Чудаков. – М.: Издательский центр «Академия», 2007.


Дополнительная литература:

  1. Бородин И.Ф., Рысс А.А. Автоматизация технологических процессов.- М.: Колос, 1996.

  2. Бохан Н.И., Бородин И.Ф., Дробышев Ю.В. Средства автоматики и телемеханики. – М.: Агропромиздат,1992.

  3. Загинайлов В.И., Шеповалова Л.Н. Основы автоматики. – М.:Колос, 2001.

  4. Государственная программа развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 гг. Утверждены постановлением Правительства РФ от 14.07.2007, № 446.

  5. Клюев А.С., Глазов М.Б., Миндин М.Б. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. – М.: Энергоатомиздат, 1983.

  6. Мельников А.А. Теория автоматического управления техническими объектами автомобилей и тракторов: Учеб. пособие для студ. высш.учеб.заведений – М.: издательский центр «Академия» , 2003

  7. Подлесный Н.И., Рубанов В.Г. Элементы систем автоматического управления и контроля. – Киев: Вища школа, 1982.

  8. Стратегия машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года. – М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009.

  9. Шавров А.И., Коломиец А.П. Автоматика. – М.: Колос, 2000.

  10. Шичков Л.П., Коломиец А.П. Электрооборудование и средства автоматизации сельскохозяйственной техники. - М.: Колос, 1995.

  11. Ястребенецкий М.А. Надёжность технических средств в АСУ технологическими процессами. – М.: Энергоиздат, 1982.


Периодические издания:

    1. Журнал «Механизация в сельском хозяйстве».

    2. Журнал «Техника в сельском хозяйстве».

    3. Журнал «Сельский механизатор».




  1. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)

Комплект типового лабораторного оборудования «Датчики технологических параметров» ДТП.002 РБЭ (940.1).

Универсальный лабораторный стенд ЛСОЭ-5.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.