Мета навчальної дисципліни: формування знань і вмінь студентів стосовно використання систем автоматизованого проектування (Mathcad, Electronics Workbench, MATLAB, P-CAD) для розв’язку практичних задач із розрахунку, проектування та моделювання різноманітних електротехнічних пристроїв і електромеханічних систем.
Другий рік, 4 семестр, 6 кредитів, залік.
Перелік дисциплін, які є передумовою вивчення курсу:
- 141БОК13 Теоретичні основи електротехніки
- 141БОК25 Обчислювальна техніка та програмування
Змістовий модуль 1. Автоматизоване проектування електротехнічних пристроїв та електромеханічних систем
Тема 1. Предмет, зміст дисципліни.
Місце серед інших дисциплін. Мета і задачі дисципліни. Визначення понять: проектування, стратегія та технологія автоматизованого проектування.
Тема 2. Використання інтегрованого середовища Mathcad при проектуванні електротехнічних пристроїв і електромеханічних систем.
Призначення та основні компоненти Mathcad. Загальний вигляд екрану, головна панель інструментів і меню. Основні форми ведення обчислень. Створення та редагування формул за допомогою стандартних функцій і функцій користувача. Матричні та векторні операції. Формування дискретних змінних.
Лабораторна робота №1.
Тема 3. Використання функцій комплексних змінних, функцій розгалудження та Хевісайда. Побудова графічних залежностей параметрів електромеханічних систем.
Використання двомірних (декартових та полярних) та об’ємних графіків. Знаходження параметрів лінійних електричних ланцюгів шляхом розв’язку систем лінійних рівнянь.
Тема 4. Розв’язок нелінійних рівнянь та знаходження оптимальних параметрів при проектуванні електричних схем і електромеханічних систем.
Розрахунок параметрів принципової схеми підсилювача з коригуючою ланкою за допомогою Mathcad.
Лабораторна робота №2.
Тема 5. Призначення, можливості і основні компоненти системи моделювання Electronics Workbench.
Структура екрану. Введення електричної схеми та вмикання робочого стола. Робота з бібліотекою елементів.
Лабораторна робота №3.
Тема 6. Використання контрольно-вимірювальних приладів: мультиметра, генератора, осцилографа, панорами при моделюванні роботи електричних схем. Установка параметрів моделювання схем. Аналіз перехідних процесів електротехнічних пристроїв за допомогою модуля Analysis системи моделювання Multisim (Electronics Workbench). Побудова амплітудно-частотних і фазочастотних характеристик електротехнічних пристроїв. Створення підсхем.
Лабораторна робота №4.
Тема 7. Використання символьних засобів Mathcad для отримання функціональних залежностей електромеханічних систем.
Тема 8. Автоматизоване проектування лінійних регуляторів і спостерігаючих пристроїв за принципом модального керування.
Тема 9. Використання інтегрованого середовища MATLAB для проектування систем. Призначення та основні компоненти MATLAB. Основний вигляд екрану та призначення його вікон. Командне (функціональне) програмування у системі MATLAB. Робота в MATLAB у режимі наукового калькулятора. Створення програмних М-файлів.
Лабораторна робота №5.
Тема 10. Побудова бажаної характеристики системи. Канонічні форми подання об’єктів і систем. Автоматизоване проектування лінійних оптимальних регуляторів методом мінімізації квадратичного функціонала якості.
Тема 11. Проектування лінійних регуляторів при неповній інформації про стан об’єкта. Використання пакету моделювання динамічних систем Simulink.
Лабораторна робота №6.
Тема 12. Система автоматизованого проектування друкованих плат P-CAD. Коротка характеристика її програмних модулів та їх взаємодія.
Лабораторна робота №7.
Тема 13. Інтерполяція залежностей параметрів механізмів та машин, а також їх екстраполяція. Проведення лінійного та нелінійного регресійного аналізу експериментальних даних при дослідженні різноманітних механічних і немеханічних систем.
Лабораторна робота №8.
Лабораторне заняття №1. Використання інтегрованого середовища Mathcad для проектування трифазних ланцюгів змінного струму.
Лабораторне заняття №2. Розрахунок принципової схеми підсилювача з корегуючою ланкою у інтегрованому середовища Mathcad.
Лабораторне заняття №3. Проектування трифазних ланцюгів змінного струму за допомогою системи моделювання Electronics Workbench.
Лабораторне заняття №4. Аналіз принципової схеми підсилювача з корегуючою ланкою за допомогою системи моделювання Electronics Workbench.
Лабораторне заняття №5. Автоматизоване проектування лінійних регуляторів і спостерігаючих пристроїв за допомогою інтегрованого середовища математичного моделювання MATLAB.
Лабораторне заняття №6. Розрахунок перехідного процесу широтно-мпульсного перетворювача у інтегрованому середовищі Mathcad.
Лабораторне заняття №7. Розроблення топології друкованої плати у системі автоматизованого проектування P-CAD.
Лабораторне заняття №8. Інтерполяція залежностей параметрів механізмів та машин, а також їх екстраполяція. Проведення лінійного та нелінійного регресійного аналізу експериментальних даних при дослідженні різноманітних механічних і немеханічних систем.
Базова
- Чорний. О.П. Моделювання електромеханічних систем: підручник для ВНЗ/ О.П. Чорний, А.В. Луговий, Д.Й. Родькін, Г.Ю. Сисюк, О.В. Садовий. — Кременчук, 2001. — 410 с.
- Моделювання електромеханічних систем. Математичне моделювання систем асинхронного електроприводу: навчальний посібник / О. І. Толочко. – Київ, НТУУ «КПІ», 2016. – 150 с.
- Основи комп’ютерного моделювання: навч. посібник / М.С. Барабаш, П.М. Кір’язєв, О.І. Лапенко, М.А. Ромашкіна. 2-е вид. стер. – К.: НАУ, 2019. – 492 с.
- Онушко, В.В. Моделювання електромеханічних систем: навчальний посібник / В.В. Онушко, Д.В. Стрижеус. – Полтава, ПолтНТУ, 2010.-81с.
Допоміжна
- Моделювання систем: Підручник для вузів/ В.М. Томашевський. - К.: BHV, 2005. - 352 c.
- Дослідження систем електропривода методами математичного моделювання: Навчальний посібник / С. М. Довгань. - Дніпропетровськ: НГА України, 2001. - 137 с.
- Основи комп’ютерного моделювання: навч. посібник / М.С. Барабаш, П.М. Кір’язєв, О.І. Лапенко, М.А. Ромашкіна. 2-е вид. стер. – К.: НАУ, 2019. – 492 с.