Primer Rab Pr

Министерство образования и науки РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА»

Документированная процедура «Рабочая программа учебной дисциплины»

СК-МИ-4.2.3.01-11 4.2.3. Управление документацией

Кафедра «Автомобили и тракторы»

УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе

Е.Г.Ивашкин(подпись, расшифровка подписи)

«____» ______________2011 г

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ НАЗЕМНЫХ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН»

Направление подготовки 190100.68 Наземные транспортно-технологические (код и наименование направления подготовки)

комплексы__

Магистерская программа Автомобили__________________________________(наименование магистерской программы)

Квалификация (степень) выпускникаМагистр

Форма обучения___очная__

Нижний Новгород 2011год

Версия: 1.0 Без подписи документ действителен 3 суток после распечатки. Дата и время распечатки: 12.11.2011 11:10 КЭ:________ УЭ №_______ Стр. 1 из 33

Рецензент: А.П. Куляшов, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительные и дорожные машины» ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева».

Рабочая программа дисциплины «Автоматические системы наземных транспортно-технологических машин» /сост. В.В. Беляков, В.С. Макаров, Д.В. Зезюлин – Нижний Новгород: ФГБОУ НГТУ, 2011. – 31 с.

Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины вариативной части профессионального цикла магистрантам очной формы обучения по направлению подготовки 190100.68 Наземные транспортно-технологические комплексы во 2 и 3 семестрах.

Рабочая программа составлена с учетом Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 190100.68 Наземные транспортно-технологические комплексы, утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от "14" января 2010 г. № 19 и Примерной основной образовательной программы по указанному направлению.

Составители:____________________ В.В. Беляков____________________ В.С. Макаров____________________ Д.В. Зезюлин 2011 г.

. Беляков В.В., Макаров В.С., Зезюлин Д.В., 2011

ФГБОУ НГТУ






Содержание

с.1 Цели и задачи освоения дисциплины………………………………… 42 Место дисциплины в структуре ООП ВПО. …………………………. 43 Требования к результатам освоения содержания дисциплины..……. 44 Содержание и структура дисциплины………………………………... 54.1 Содержание разделов дисциплины…………………………………… 54.2 Структура дисциплины………………………………………………… 114.3 Лабораторные работы…………………………………………………. 164.4 Практические занятия (семинары) …………………………………… 174.5 Курсовая работа………………………………………………………... 484.6 Самостоятельная работа при изучении разделов дисцплины………… 185 Образовательные технологии…………………………………………. 195.1 Интерактивные образовательные технологии, используемые в

аудиторных занятиях…………………………………………………. 196 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и

промежуточной аттестации………………………………………………

20

7 Учебно-методическое обеспечение дисциплины……………………. 267.1 Основная литература…………………………………………………... 267.2 Дополнительная литература………………………………………….. 277.3 Периодические издания……………………………………………… 287.4 Интернет-ресурсы……………………………………………………… 287.5 Методические указания к лабораторным занятиям …………………. 287.6 Методические указания к практическим занятиям …………………. 287.7 Методические указания к курсовому проектированию и др. видам

самостоятельной работы……………………………………………… 287.8 Программное обеспечение современных информационно-

коммуникационных технологий ............……………………………… 288 Материально-техническое обеспечение дисциплины………………. 28

Лист согласования рабочей программы дисциплины……………….. 30Дополнения и изменения в рабочей программе дисциплины…….... 31







1 Цели и задачи освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины: формирование у магистрантов необходимого уровня знаний и профессионально-практических навыков для решения задач, связанных с разработкой автоматических систем наземных транспортно-технологических машин.

Задачи: изучение принципов функционирования автоматических систем наземных

транспортно-технологических машин; ознакомление с конструкционными особенностями автоматических систем

наземных транспортно-технологических машин; овладение теоретическими основами и конкретными методиками построения

систем автоматического управления автотракторной техникой.

2 Место дисциплины в структуре ООП ВПОДисциплина относится к дисциплинам вариативной части учебного цикла М2 -

Профессиональный цикл (М2.В1).При изучении дисциплины «Автоматические системы наземных транспортно-

технологических машин» необходим материал, излагаемый в учебных дисциплинах: «Математика», «Информатика», «Физика», «Теоретическая механика», «Теория колебаний», «Теория механизмов и машин», «Гидравлика и гидропривод», «Конструкция автомобилей и тракторов», «Конструирование и расчет автомобиля», «Основы теории и динамики автотракторных двигателей», «Теория автомобиля», «Теория автоматических систем управления».

Дисциплины «Автоматические системы наземных транспортно-технологических машин» необходима для освоения магистрантами параллельно изучаемых курсов: «Конструирование и расчет наземных транспортно-технологических машин», «САПР наземных транспортно-технологических машин», «Исследования и испытания наземных транспортно-технологических машин» и других дисциплин профессионального цикла.

3 Требования к результатам освоения содержания дисциплиныПроцесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов

следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ООП ВПО по направлению подготовки:

а) общекультурных (ОК):- способен к самостоятельному обучению новым методам исследования, к

изучению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2);Версия: 1.0 Без подписи документ действителен 3 суток после распечатки. Дата

и время распечатки: 12.11.2011 11:10 КЭ:________ УЭ №_______ Стр. 4 из 33






- Способен к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями ООП магистратуры) (ОК-7);

б) профессиональных (ПК):- имеет навыки работы с компьютером как средством управления, в том числе в

режиме удаленного доступа, готов работать с программными средствами общего и специального назначения (ПК-4);

- способен анализировать состояние и динамику развития наземных транспортно-технологических машин, их технологического оборудования и комплексов на их базе (ПК-5);

- способен осуществлять планирование, постановку и проведение теоретических и экспериментальных научных исследований по поиску и проверке новых идей совершенствования наземных транспортно-технологических машин, их технологического оборудования и создания комплексов на их базе (ПК-6);

- способен разрабатывать варианты решения проблемы производства наземных транспортно-технологических машин, анализировать эти варианты, прогнозировать последствия, находить компромиссные решения в условиях многокритериальности и неопределенности (ПК-8).

В результате прохождения курса магистранты должны приобрести:ЗНАНИЯ фундаментальных принципов функционирования и теоретических

основ построения автоматических систем наземных транспортно-технологических машин;

УМЕНИЯ в области разработки имитационных моделей, позволяющих проводить поиск алгоритмов работы автоматических систем управления, обеспечивающих подвижность наземных транспортно-технологических машин;

НАВЫКИ создания алгоритмов работы автоматических систем управления наземными транспортно-технологическими машинами.

4 Содержание и структура дисциплины 4.1 Содержание разделов дисциплины

№ раздела

Наименование раздела

Содержание раздела Форма текущего

контроля 1 2 3 4

1

Введение в курс «Автоматические системы наземных

Автоматическое управление. Системы автоматического управления. Классификация транспортно-технологических систем. Иерархия задач управления НТТМ.

Т







транспортно-Классификация систем управления НТТМ. Структурная схема НТТМ.

1 2 3 4

технологических машин (НТТМ)»

Структурно-функциональная схема НТТМ. Критерии принятия решений при управлении. Разделение систем управления (СУ) по антропологическому признаку. Схема уровней СУ. Технические средства систем управления наземными транспортно-технологическими машинами. Современное состояние и тенденции развития автомобильных электронных систем.

2

1-я задача управления: управление скоростью движения НТТМ.

Автоматическое управление энергетической установкой. Системы впрыска бензина. Система питания Common Rail. Системы изменения фаз газораспределения. Электронные системы управления силовой передачей. Принцип действия автоматической коробки перемены передач. Гидротрансформаторные автоматические трансмиссии. Механические коробки передач с электронным управлением (автоматизированные коробки передач). Автоматические коробки передач с двойным сцеплением. Коробки передач с вариаторами. Электронные тормозные системы. Электрогидравлическая тормозная система. Электропневматическая тормозная система. Автоматические системы поддержания скорости и дистанции в транспортном потоке. Адаптивный круиз-контроль. Система поддержания скорости с передачей информации от лидирующего ТС.

Т

3 2-я задача управления: поддержание курсового движения НТТМ

Электронные системы рулевого управления. Гидроусилители руля с электронной регулировкой работы распределителя. Электромеханические усилители руля. Системы активного рулевого управления.

Т







Электроуправление поворотом колес автомобиля.

4

3-я задача управления: задача поддержания подвижности.

Глобальная проблема управления НТТМ – подержание устойчивого и безопасного движения. Понятие подвижности НТТМ. Локальные задачи подвижности: жизнестойкость и

Т

1 2 3 4 мобильность. Управление мобильностью НТТМ. Поддержание жизнеспособности НТТМ. Системы дублирования и восстановления.

5 4-я задача управления: предотвращение критических ситуаций.

Основы физики движения тормозящего колеса. Принцип действия антиблокировочной системы (АБС). Компоненты антиблокировочной системы (АБС). Варианты регулирования АБС. Антиблокировочные тормозные системы (АБС) грузовых автомобилей. Электронное распределение тормозных сил. Система аварийного торможения. Системы управления силой тяги на ведущих колесах. Противобуксовочные системы (ПБС). Система электронного контроля устойчивости (ЭКУ). ЭКУ и активная безопасность автомобиля. Теоретические основы управления курсовой устойчивостью автомобиля. Действие системы ЭКУ. Структурная схема системы ЭКУ. Функциональная схема системы ЭКУ. Конструктивные особенности элементов системы ЭКУ. Эффективность работы системы ЭКУ. Системы электронного контроля устойчивости для большегрузных автомобилей. Системы распределения крутящего момента. Система полного привода xDrive. Активные дифференциалы. Структурная схема и принцип действия

Т







трансмиссии SH-AWD.

6

Автоматические системы управления подвеской автомобиля.

Характеристика систем управления жесткостью и демпфированием подвески. Система регулирования жесткости подвески с пневматическим упругим элементом. Система регулирования жесткости подвески с гидропневматическим упругим элементом. Активные подвески. Гидропневматическая подвеска. Подвеска с пневмоэлементами. Амортизатор с управляемым перепускным клапаном.

Т

1 2 3 4 Активные стабилизаторы поперечной устойчивости. Системы управления кинематикой подвески.

7

Электронные системы пассивной безопасности.

Система подушек безопасности. Система защиты от бокового удара. Активные подголовники. Система натяжения ремней безопасности. Комплексные системы безопасности. Тенденции в совершенствовании средств безопасности.

Т

8

Автомобильные бортовые информационные системы.

Система «водитель – автомобиль – дорога – среда». Интеллектуальные транспортные системы (ИТС). ИТС в обеспечении безопасности. ИТС в организации дорожного движения. Системы мониторинга и контроля в ИТС. Подсистемы ИТС в транспортных средствах. Подсистемы ИТС, интегрирующие функции инфраструктуры и транспортных средств. Подсистемы ИТС в дорожной инфраструктуре. Средства отображения информации на автомобилях. Бортовая система контроля. Навигационные системы автомобилей. Вспомогательные информационные системы.

Т

9 Системы Проходимость как эксплуатационное Т







поддержания проходимости.

свойство и критическая характеристика конструкции машины. Передвижение НТТМ вне дорог. Классификация эксплуатационных условий функционирования машин. Функциональное назначение машин. Пространственные и временные характеристики оперативной концепции машины. Оперативные ограничительные факторы функционального назначения машины. Классификация машин по типу движителя. Введение в теорию систем местность-машина. Основные модели взаимодействия движителя машины с полотном пути. Автоматические системы поддержания профильной и опорной проходимости машины.

1 2 3 4

10

Беспилотные наземные транспортно-технологические машины (БНТТМ).

Современное состояние и тенденции развития БНТТМ. Общие сведения о планетоходах. Мобильные роботы. Робототехнические комплексы на базе колесных и гусеничных машин. Задачи управления движением БНТТМ. Мониторинг окружающей среды. Классификация сенсорных систем. Сенсорные системы БНТТМ. Вычислительные аппаратные средства БНТТМ. Функционально-структурная схема общей системы управления БНТТМ

Т

11 Синтез систем управления НТТМ.

Основные положения синтеза систем управления. Процесс синтеза системы управления. Определение целей управления. Выбор переменных подлежащих управлению. Выбор конфигурации системы управления: алгоритмическая и функциональная структура СУ. Модели объектов управления: линеаризованная модель, нелинейная модель, нейросетевая модель. Построение (определение) закона управления. Выбор

Т







регулятора (СУ) и определение ключевых параметров, подлежащих настройке. Моделирование регулятора (программная реализация СУ): ПИД – регуляторы, нечеткие регуляторы, нейросетевые регуляторы, гибридные СУ, конечные автоматы. Оптимизация параметров, анализ качества системы. Пересчет системы управления к цифровому аналогу. Апробация на прототипе.

12

Современные положения теории автоматического управления сложными динамическими объектами.

Введение в системы автоматического управления. Математические модели систем. Линеаризация нелинейных моделей объектов. Преобразование Лапласа. Передаточная функция. Типовые динамические звенья. Структурные схемы. Модели в переменных состояния. Анализ систем управления. Требования к управлению. Точность. Устойчивость линейных систем. Качество процессов управления и

Т, ЛР

1 2 3 4 методы его оценки. Робастность. Синтез систем управления с обратной связью. Классическая схема. Трехканальные (П, ПИ, ПИД) регуляторы. Метод корневого годографа. Дискретные системы автоматического регулирования и управления. Цифровые системы управления. Нелинейные системы автоматического регулирования и управления. Моделирование систем управления с помощью MATLAB.

13 Разработка моделей движения наземных транспортно-технологических машин и моделей систем

Математическое моделирование. Имитационное моделирование. Модели, позволяющие проводить поиск алгоритмов работы систем управления НТТМ. Обзор программных средств разработки имитационных моделей движения НТТМ. Реализация математических моделей движения НТТМ средствами программного

Т, ЛР







управления их подвижностью

обеспечения. Моделирование движения НТТМ в программном комплексе MATLAB/Simulink.

14

Техническая реализация систем управления, обеспечивающих подвижность колесных машин.

Модельно-ориентированное проектирование систем управления. Функционал для разработки прототипов систем управления и их тестирования в связке модель-устройство. Аппаратно-программное тестирование. Программное тестирование. Процессорно-программное тестирование. Создание экспериментальных образцов систем управления, обеспечивающих подвижность НТТМ.

Т

15

Применение интеллектуальных технологий при обеспечении подвижности НТТМ.

Искусственный Интеллект (ИИ). Теоретические основы создания систем ИИ. Подходы к созданию систем ИИ. Экспертные системы. Когнитивные системы. Искусственные нейронные сети. Модель Биологического Нейрона. Обучение многослойных сетей методом обратного распространения ошибки. Нейросетевая технология и синтез систем управления,

Т

1 2 3 4 обеспечивающих подвижность НТТМ. Аппарат нечеткой логики. Роль аппарата нечеткой логики при решении задач поддержания подвижности НТТМ. Гибридные интеллектуальные системы. Введение в теорию конечных автоматов. Использование теории конечных автоматов при синтезе систем управления, обеспечивающих подвижность НТТМ.

4.2 Структура дисциплиныОбщая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы (144 часа)

Виды учебной работы В часах трудоемкостиВерсия: 1.0 Без подписи документ действителен 3 суток после распечатки. Дата







2 семестр 3 семестр ВсегоОбщая трудоемкость 90 54 144Аудиторная работа 18 34 52Лекции (ЛК) - - -Практические занятия (ПЗ) 18 17 35Лабораторный практикум (ЛР) - 17 17Самостоятельная работа 72 20 92Курсовой проект (КП), курсовая работа (КР)

36 - 36

Расчетно-графическое задание (РГЗ) - - -Реферат (Р) - - -Самостоятельное изучение разделов 16 - 16Самоподготовка (подготовка к лабораторным и практическим занятиям, зачетам)

20 20 40

Подготовка и сдача экзамена - - -Вид промежуточного контроля зачет зачет -

Разделы дисциплины, изучаемые во 2 семестре

№раз-дела

Наименование раздела/темы

Количество часов

Всего

Аудиторнаяработа

Сам. работ

аСР

Л ПЗЛР

1 2 3 4 5 6 71 Введение в курс «Автоматические системы

наземных транспортно-технологических машин».

6 - 1 - 5

Тема 1. Системы автоматического управления. 2.5 – 0.5 – 2Тема 2. Технические средства систем управления наземными транспортно-технологическими машинами.

1 – – – 1







Тема 3. Современное состояние и тенденции развития автомобильных электронных систем.

2.5 – 0.5 – 2

2

1-я задача управления: управление скоростью движения НТТМ.

9 - 3 - 6

Тема 1. Автоматическое управление энергетической установкой.

3 – 1 – 2

Тема 2. Автоматические системы управления силовой передачей.

3 – 1 – 2

Тема 3. Электронные тормозные системы. 3 – 1 – 2

3

2-я задача управления: поддержание курсового движения НТТМ (навигационная задача).

3 - 1 - 2

Тема 1. Электронные системы рулевого управления.

1 – 0.5 – 0.5

Тема 2. Системы активного рулевого управления.

1 – 0.5 – 0.5

Тема 3. Электроуправление поворотом колес автомобиля.

1 – – – 1

4

3-я задача управления: задача поддержания подвижности

7 - 2 - 5

Тема 1. Понятие подвижности НТТМ. 2.5 – 0.5 – 2Тема 2. Локальные задачи подвижности: жизнестойкость и мобильность.

2.5 – 0.5 – 2

Тема 3. Системы поддержания подвижности. 2 – 1 – 1

54-я задача управления: предотвращение критических ситуаций

8 - 4 - 4

1 2 3 4 5 6 7Тема 1. Системы управления автомобилем на режиме торможения и разгона.

3 – 2 – 1

Тема 2. Системы управления динамикой автомобиля.

3 – 2 – 1

Тема 3. Системы рапределения крутящего момента.

2 – – – 2

6 Автоматические системы управления подвеской автомобиля.

3 - 1 - 2

Тема 1. Активные подвески. 1 – 0.5 – 0.5Тема 2. Активные стабилизаторы поперечной устойчивости.

1 – 0.5 – 0.5







Тема 3. Системы управления кинематикой подвески.

1 – – – 1

7

Электронные системы пассивной безопасности. 40 - 1 - 39Тема 1. Системы пассивной безопасности. 2 – 1 – 1Тема 2. Комплексные системы безопасности. 1 – – – 2Тема 3. Тенденции в совершенствовании средств безопасности.

1 – – – 36*

8

Автомобильные бортовые информационные системы.

7 - 2 - 5

Тема 1. Интеллектуальные транспортные системы (ИТС).

2 – 1 – 1

Тема 2. Подсистемы ИТС в транспортных средствах.

2.5 – 0.5 – 2

Тема 3. Навигационные системы автомобилей. 2.5 – 0.5 – 2

9

Системы поддержания проходимости. 3 - 1 - 2Тема 1. Передвижение НТТМ вне дорог 1.5 – 0.5 – 1Тема 2. Введение в теорию систем местность-машина.

0.5 – – – 0.5

Тема 3. Автоматические системы поддержания профильной и опорной проходимости машины.

1 – 0.5 – 0.5

10

Беспилотные наземные транспортно-технологические машины (БНТТМ).

4 - 2 - 2

Тема 1. Современное состояние и тенденции развития беспилотных наземных транспортно-технологических машин (БНТТМ).

1 – 0.5 – 0.5

1 2 3 4 5 6 7Тема 2. Общие сведения о планетоходах. 1 – 0.5 – 0.5Тема 3. Робототехнические комплексы на базе колесных и гусеничных машин.

2 – 1 – 1

ИТОГО: 90 – 18 – 72*- курсовая работа может быть выполнена по отдельному разделу (теме) по

выбору магистранта.Разделы дисциплины, изучаемые в 3 семестре

№раз-дела

Наименование разделов/темы


Всего

Аудиторнаяработа

Сам. работа

СРПЗ ПЗ ЛР







1 2 3 4 5 6 7

11

Синтез систем управления НТТМ. 4 - 2 - 2

Тема 1. Основные положения синтеза систем управления.

2 - 1 - 1

Тема 2. Выбор конфигурации системы управления: алгоритмическая и функциональная структура СУ.

1 – 0.5 – 0.5

Тема 3. Оптимизация параметров, анализ качества системы.

1 – 0.5 – 0.5

12

Современные положения теории автоматического управления сложными динамическими объектами.

16 - 3 6 7

Тема 1. Фундаментальные положения теории автоматического управления.

6.5 – 0.5 4 2

Тема 2. Синтез систем управления с обратной связью.

1 – 0.5 – 0.5

Тема 3. Разработка моделей автоматических систем НТТМ.

1 – 0.5 – 0.5

Тема 4. Трехканальные (П, ПИ, ПИД) регуляторы.

1 – 0.5 – 0.5

Тема 5. Цифровые системы управления. 1 – 0.5 – 0.5Тема 6. Моделирование систем управления с помощью MATLAB.

5.5 – 0.5 2 3

13Разработка моделей движения наземных транспортно-технологических машин и моде

23 - 6 11 6

1 2 3 4 5 6 7лей систем управления их подвижностью.Тема 1. Программный комплекс (ПК) MATLAB/Simulink. Разработка имитационных моделей, позволяющих проводить поиск алгоритмов работы систем управления, обеспечивающих подвижность НТТМ.

11 – 3 5 3

Тема 2. Моделирование движения НТТМ и работы систем управления их подвижностью в ПК MATLAB/Simulink.

12 – 3 6 3

14 Техническая реализация систем управления, обеспечивающих подвижность колесных

5 - 3 - 2







машин.Тема 1. Модельно-ориентированное проектирование систем управления.

2 – 1 – 1

Тема 2. Функционал для разработки прототипов систем управления и их тестирования в связке модель-устройство.

1.5 – 1 – 0.5

Тема 3. Принципы создания экспериментальных образцов систем управления, обеспечивающих подвижность НТТМ.

1.5 – 1 – 0.5

15

Применение интеллектуальных технологий при обеспечении подвижности НТТМ.

6 - 3 - 3

Тема 1. Теоретические основы создания систем искусственного интеллекта (ИИ).

1 – 0.5 – 0.5

Тема 2. Применение технологий искусственного интеллекта при обеспечении подвижности НТТМ

1 – 0.5 – 0.5

Тема 3. Искусственные нейронные сети. Нейросетевая технология и синтез систем управления, обеспечи вающих подвижность НТТМ.

1 – 0.5 – 0.5

Тема 4. Аппарат нечеткой логики. Роль аппарата нечеткой логики при решении задач поддержания подвижности НТТМ.

1 – 0.5 – 0.5

Тема 5. Введение в теорию конечных автоматов. 1 – 0.5 – 0.5Тема 6. Использование теории конечных автоматов при синтезе систем управления, обеспечивающих подвижность НТТМ.

1 – 0.5 – 0.5

ИТОГО: 54 – 17 17 20ВСЕГО: 144 – 35 17 92

4.3 Лабораторные работы

№ЛР

№раздела

Наименование лабораторных работКол-во часов

1 12 Изучение работы систем автоматического управления. 1

2 12Методы линеаризации нелинейных описаний систем. Операторская запись дифференциальных уравнений.

1

3 12Разработка типовых звеньев систем автоматического управления, их передаточные функции.

1

4 12 Передаточная функция системы автоматического 1Версия: 1.0 Без подписи документ действителен 3 суток после распечатки. Дата







управления (САУ). Структурные преобразования САУ.

5 12Основы моделирования систем управления с помощью MATLAB.

1

6 12Определение характеристик систем управления с помощью MATLAB. Построение корневого годографа с помощью MATLAB.

1

7 13Основы моделирования в программном комплексе MATLAB/Simulink.

1

8 13Решение дифференциального уравнения прямолинейного движения автомобиля в программном комплексе MATLAB/Simulink.

1

9 13Моделирование движения автомобиля в городском цикле с помощью MATLAB/Simulink.

1

10 13Разработка модели криволинейного движения автомобиля в программном комплексе MATLAB/Simulink..

2

11 13

Работа с демонстрационными примерами Simulink. Моделирование торможения автомобиля, оборудованного антиблокировочной системой управления тормозными моментами. Моделирование автоматической трансмиссии автомобиля.

2

12 13Разработка системы управления скоростью движения автомобиля в MATLAB/Simulink. Выбор и оптимизация параметров автоматического регулятора.

2

13 13Разработка системы управления курсовой устойчивостью автомобиля в MATLAB/Simulink.

2

ИТОГО: 17

4.4 Практические занятия№

занятия№

разделаТема

Кол-во часов

1 1 Современное состояние и тенденции развития автомобильных электронных систем. 1

2 2 Автоматическое управление энергетической установкой. 1

3 2 Автоматические системы управления силовой передачей. 1

4 2 Электронные тормозные системы. 15 3 Электронные системы рулевого управления. 1







№занятия

№раздела

Тема Кол-во часов

6 4 Системы поддержания подвижности. 2

7 5 Системы управления автомобилем на режиме торможения и разгона.

2

8 5 Системы управления динамикой автомобиля. 2

9 6 Автоматические системы управления подвеской автомобиля 1

10 7 Системы пассивной безопасности. 111 8 Бортовые информационные системы НТТМ 2

12 9Автоматические системы поддержания профильной и опорной проходимости машины.

1

13 10Беспилотные наземные транспортно-технологические машины.

2

14 11 Основные положения синтеза систем управления. 2

15 12Современные положения теории автоматического управления

3

16 13Разработка имитационных моделей, позволяющих проводить поиск алгоритмов работы систем управления, обеспечивающих подвижность НТТМ

3

17 13 Разработка моделей автоматических систем НТТМ 3

18 14Модельно-ориентированное проектирование систем управления.

3

19 15Применение технологий искусственного интеллекта при обеспечении подвижности НТТМ

3

ИТОГО: 35

4.5 Курсовая работаМагистрантам предлагаются следующие темы курсовых работ:

1. «Гидротрансформаторные автоматические трансмиссии».2. «Автоматизированные коробки передач». 3. «Электрогидравлическая тормозная система». 4. «Электропневматическая тормозная система».5. «Системы автоматического поддержания дистанции».6. «Электромеханические усилители руля».







7. «Системы активного рулевого управления».8. «Система электронного распределения тормозных сил».9. «Антиблокировочные тормозные системы».10. «Системы управления силой тяги на ведущих колесах».11.«Активные дифференциалы».12. «Система электронного контроля устойчивости».13. «Системы распределения крутящего момента».14. «Системы управления кинематикой подвески».15. «Системы автоматического поддержания проходимости».16. «Интеллектуальные транспортные системы».

Тема курсовой работы магистранта может быть сопряжена с темой соответствующей магистерской диссертации и проводимого научного исследования, при необходимости тема согласуется с научным руководителем магистранта.

4.6 Самостоятельная работа при изучении разделов дисциплины

№ раздела

Темы, выносимые на самостоятельное изучениеКол-во часов

1 2 3

1Технические средства систем управления наземными транспортно-технологическими машинами.

1

3 Электронные системы рулевого управления. 0.53 Системы активного рулевого управления. 0.53 Электроуправление поворотом колес автомобиля. 14 Системы поддержания подвижности. 1

5Системы управления автомобилем на режиме торможения и разгона.

1

5 Системы управления динамикой автомобиля. 15 Системы распределения крутящего момента. 26 Активные подвески. 0.51 2 36 Активные стабилизаторы поперечной устойчивости. 0.56 Системы управления кинематикой подвески. 17 Комплексные системы безопасности. 17 Тенденции в совершенствовании средств безопасности. 18 Интеллектуальные транспортные системы (ИТС). 19 Введение в теорию систем местность-машина. 0.59 Автоматические системы поддержания профильной и 0.5







опорной проходимости машины.

10Современное состояние и тенденции развития беспилотных наземных транспортно-технологических машин (БНТТМ).

0.5

10 Общие сведения о планетоходах. 0.5

10Робототехнические комплексы на базе колесных и гусеничных машин.

1

ИТОГО: 16

5 Образовательные технологииС целью формирования и развития требуемых компетенций магистрантов в

рамках изложения данного курса в сочетании с внеаудиторной работой используются активные (учебные дискуссии, просмотр видеороликов, мини лекции) и интерактивные формы проведения занятий.

5.1 Интерактивные образовательные технологии, используемые в аудиторных занятиях

СеместрВид занятия (Л, П3, ЛР)

Используемые интерактивные образовательные технологии


2 Л – –ПЗ Учебные дискуссии с использованием

презентаций мультимедиа проектора, просмотр и обсуждение видеороликов

10

ЛР – –

3

Л – –ПЗ Учебные дискуссии с использованием

презентаций мультимедиа проектора, просмотр и обсуждение видеороликов

8

ЛР Обсуждение малыми группами мини-лекций 2ИТОГО: 20

6 Оценочные средства для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации

Текущий контроль осуществляется посредством тестирования после завершения изучения каждого раздела дисциплины, а также путем индивидуальной беседы на лабораторных работах.

Критериями оценки результатов самостоятельной работы студента являются:– уровень освоения студентом учебного материала;– обоснованность и чёткость изложения ответа;







– умения студента использовать приобретённые теоретические знания при выполнении лабораторных работ.

Итоговый контроль осуществляется путем проведения зачета.

Образец оценочных средств для текущего контроля в виде тестовых заданий по разделу № 13 «Разработка моделей движения наземных транспортно-технологических машин и моделей систем управления их подвижностью»:

1) На рисунке представлен вариант решения дифференциального уравнения прямолинейного движения автомобиля методом визуально-ориентированного блочного имитационного моделирования (ПК MATLAB/Simulink).

Укажите название блока, на выходе которого формируется значение скорости.а) Integratorб) Gainв) StepУкажите название блоков, с помощью которых производится учет параметров m и b. а) Gainб) Stepв) Scope

С помощью какого блока задается тяговая сила F? а) Step б) Signal Builderв) Look-Up Table.Укажите название блока, с помощью которого осуществляется просмотр и оценка результатов моделирования а) Scopeб) GainВерсия: 1.0 Без подписи документ действителен 3 суток после распечатки. Дата







в) Step

2) На рисунке представлен пример моделирования движения автомобиля в городском цикле средствами программного комплекса MATLAB/Simulink.

Какой блок в данной модели используется для представления данных о требуемой скорости движения автомобиля как функции времени в табличной форме? а) Блок Look-Up Tableб) Блок Transport Delayв) MATLAB Fcn.

3) На рисунке представлен пример моделирования движения полноприводного автомобиля.







Средствами какого пакета расширения MATLAB/Simulink реализована данная модель?а) SimDrivelineб) SimMechanics Blockset в) Virtual Reality Toolbox

Образец оценочных средств для текущего контроля в виде перечня вопросов, задаваемы после проведения лабораторной работы № 2 «Методы линеаризации нелинейных описаний систем. Операторская запись дифференциальных уравнений»:1. Что Вы понимаете под уравнением движения?2. С какой целью проводится линеаризация дифференциальных уравнений?3. Какая характеристика называется статической характеристикой?4. Какие динамические характеристики Вам известны? Дайте их определение.6. Что представляет собой преобразование Лапласа от некоторой функции?7. Для каких функций существует преобразование Лапласа?

Перечень вопросов, выносимых на зачет (2 семестр):







1. Автоматическое управление. Системы автоматического управления. Иерархия задач управления НТТМ.2. Классификация транспортно-технологических систем. Классификация систем управления НТТМ. 3. Структурная схема НТТМ. Структурно-функциональная схема НТТМ. Критерии принятия решений при управлении. 4. Разделение систем управления по антропологическому признаку. Схема уровней систем управления.5. Технические средства систем управления наземными транспортно-технологическими машинами. 6. Современное состояние и тенденции развития автомобильных электронных систем.7. Автоматическое управление энергетической установкой. Системы впрыска бензина. Система питания Common Rail. Системы изменения фаз газораспределения.8. Электронные системы управления силовой передачей. Принцип действия автоматической коробки перемены передач. 9. Гидротрансформаторные автоматические трансмиссии. 10. Механические коробки передач с электронным управлением (автоматизированные коробки передач). 11. Автоматические коробки передач с двойным сцеплением. 12. Коробки передач с вариаторами. 13. Электронные тормозные системы. Электрогидравлическая тормозная система. Электропневматическая тормозная система. 14. Автоматические системы поддержания скорости и дистанции в транспортном потоке. Адаптивный круиз-контроль. Система поддержания скорости с передачей информации от лидирующего транспортного средства.15. Электронные системы рулевого управления. Гидроусилители руля с электронной регулировкой работы распределителя. Электромеханические усилители руля. 16. Системы активного рулевого управления. Электроуправление поворотом колес автомобиля.17. Глобальная проблема управления НТТМ – подержание устойчивого и безопасного движения. Понятие подвижности НТТМ. 18. Локальные задачи подвижности: жизнестойкость и мобильность. Управление мобильностью НТТМ. Поддержание жизнеспособности НТТМ. Системы дублирования и восстановления.







19. Принцип действия антиблокировочной системы (АБС). Компоненты антиблокировочной системы (АБС). Варианты регулирования АБС. 20. Антиблокировочные тормозные системы (АБС) грузовых автомобилей. 21. Электронное распределение тормозных сил. Система аварийного торможения. 22. Системы управления силой тяги на ведущих колесах. Противобуксовочные системы (ПБС). 23. Система электронного контроля устойчивости (ЭКУ). ЭКУ и активная безопасность автомобиля. Теоретические основы управления курсовой устойчивостью автомобиля. Действие системы ЭКУ. 24. Структурная схема системы ЭКУ. Функциональная схема системы ЭКУ. Конструктивные особенности элементов системы ЭКУ. Эффективность работы системы ЭКУ. Системы электронного контроля устойчивости для большегрузных автомобилей. 25. Системы распределения крутящего момента. Система полного привода xDrive. Активные дифференциалы. Структурная схема и принцип действия трансмиссии SH-AWD.26. Характеристика систем управления жесткостью и демпфированием подвески. Система регулирования жесткости подвески с пневматическим упругим элементом. Система регулирования жесткости подвески с гидропневматическим упругим элементом. 27. Активные подвески. Гидропневматическая подвеска. Подвеска с пневмоэлементами. Амортизатор с управляемым перепускным клапаном. Активные стабилизаторы поперечной устойчивости. Системы управления кинематикой подвески.28. Система подушек безопасности. Система защиты от бокового удара. Активные подголовники. Система натяжения ремней безопасности. 29. Комплексные системы безопасности. Тенденции в совершенствовании средств безопасности.30. Система «водитель – автомобиль – дорога – среда». Интеллектуальные транспортные системы (ИТС). ИТС в обеспечении безопасности. ИТС в организации дорожного движения. Системы мониторинга и контроля в ИТС. 31. Подсистемы ИТС в транспортных средствах. Подсистемы ИТС, интегрирующие функции инфраструктуры и транспортных средств. Подсистемы ИТС в дорожной инфраструктуре. 32. Средства отображения информации на автомобилях. Бортовая система контроля. Навигационные системы автомобилей. Вспомогательные информационные системы. 33. Проходимость как эксплуатационное свойство и критическая характеристика конструкции машины. Передвижение НТТМ вне дорог.







34. Классификация эксплуатационных условий функционирования машин. Функциональное назначение машин. Пространственные и временные характеристики оперативной концепции машины. Оперативные ограничительные факторы функционального назначения машины. 35.Классификация машин по типу движителя. Введение в теорию систем местность-машина. Основные модели взаимодействия движителя машины с полотном пути. 36. Автоматические системы поддержания профильной и опорной проходимости машины.37. Современное состояние и тенденции развития беспилотных НТТМ. Общие сведения о планетоходах. Мобильные роботы. Робототехнические комплексы на базе колесных и гусеничных машин. 38. Задачи управления движением беспилотными НТТМ. 39. Мониторинг окружающей среды. Классификация сенсорных систем. Сенсорные системы БНТТМ. Вычислительные аппаратные средства БНТТМ. 40. Функционально-структурная схема общей системы управления БНТТМ.

Перечень вопросов, выносимых на зачет (3 семестр):1. Основные положения синтеза систем управления. Процесс синтеза системы управления. Определение целей управления. Выбор переменных подлежащих управлению. Выбор конфигурации системы управления: алгоритмическая и функциональная структура СУ. 2. Модели объектов управления: линеаризованная модель, нелинейная модель, нейросетевая модель. Построение (определение) закона управления. Выбор регулятора (СУ) и определение ключевых параметров, подлежащих настройке. 3. Моделирование регулятора: ПИД – регуляторы, нечеткие регуляторы, нейросетевые регуляторы, гибридные СУ, конечные автоматы. Пересчет системы управления к цифровому аналогу. 4. Введение в системы автоматического управления. Математические модели систем. Линеаризация нелинейных моделей объектов. Преобразование Лапласа. Передаточная функция. Типовые динамические звенья. 5. Структурные схемы. Модели в переменных состояния. 6. Анализ систем управления. Требования к управлению. Точность. Устойчивость линейных систем. Качество процессов управления и методы его оценки. Робастность. 7. Синтез систем управления с обратной связью. Классическая схема. Трехканальные (П, ПИ, ПИД) регуляторы. Метод корневого годографа.







8. Дискретные системы автоматического регулирования и управления. Цифровые системы управления. Нелинейные системы автоматического регулирования и управления. 9. Математическое моделирование. Имитационное моделирование. Обзор программных средств разработки имитационных моделей движения НТТМ. 10. Принципы реализации математических моделей движения НТТМ средствами программного обеспечения. Основы моделирования движения НТТМ в программном комплексе MATLAB/Simulink.11. Модельно-ориентированное проектирование систем управления. Функционал для разработки прототипов систем управления и их тестирования в связке модель-устройство. 12. Аппаратно-программное тестирование. Программное тестирование. Процессорно-программное тестирование. 13. Создание экспериментальных образцов систем управления, обеспечивающих подвижность НТТМ.14. Искусственный Интеллект (ИИ). Теоретические основы создания систем ИИ. 15. Подходы к созданию систем ИИ. Экспертные системы. Когнитивные системы. Искусственные нейронные сети. 15. Модель Биологического Нейрона. Обучение многослойных сетей методом обратного распространения ошибки. 16. Нейросетевая технология и синтез систем управления, обеспечивающих подвижность НТТМ. 17. Аппарат нечеткой логики. Роль аппарата нечеткой логики при решении задач поддержания подвижности НТТМ. 18. Гибридные интеллектуальные системы. 19. Введение в теорию конечных автоматов. Использование теории конечных автоматов при синтезе систем управления, обеспечивающих подвижность НТТМ.

7 Учебно-методическое обеспечение дисциплины7.1 Основная литература

№ п/п

Автор(ы) Заглавие Издательство, год издания

Назначение, вид издания,

гриф

Кол-во экз. в

библиотеке1. Беляков В.В.,

Гончаров К.О., Макаров В.С.

Теория автома-тических систем автомобилей.

Н.Новгород, НГТУ, 2008

Учебное пособие в 2-х частях. Часть 1, УС

128

2. Беляков В.В., Теория автомати- Н.Новгород, Учебное 98







Гончаров К.О., Макаров В.С.

ческих систем автомобилей.

НГТУ, 2009 пособие в 2-х частях. Часть 2, УС

3. Огороднов С.М. Автоматические системы транспортных машин. Основы теории и конструкции.

Н.Новгород, НГТУ, 2008

Учебное пособие

78

7.2 Дополнительная литература№ п/п

Автор(ы) Заглавие Издательство, год издания

Назначение, вид издания,

гриф

Кол-во экз. в

библиотеке1. Соснин Д.А.,

Яковлев В.Ф.Новейшие автомобильные электронные системы.

М.: СОЛОН-Пресс, 2005

Учебник 10

2. Мельников А.А.

Теория автоматического управления техническими объектами автомобилей и тракторов.

М.: Академия, 2003

Учебное пособие.

40

3. Мельников А.А.

Управление техническими объектами автомобилей и тракторов. Системы электроники и автоматики

М.: Академия, 2003


40

4 Тарасик В.П., Рынкевич С.А.

Интеллектуальные системы управления транспортными средствами.

Мн.: УП «Технопринт», 2004

Монография. 6







5 Тарасик В.П. Теория движения автомобиля.

Спб.:БХВ — Петербург, 2006

Учебник для ВУЗов.

25

6 Кузнецов Е.С. Управление техническими системами.

М. :МАДИ, 2003


10

7 Гудвин Г.К. Проектирование систем управления.

М. : БИНОМ. Лаб.знаний, 2004


15

7.3 Периодические изданияЖурнал «Автомобильная промышленность»Научно-технический журнал «Электроника и электрооборудование транспорта»Журнал «Мир транспорта»Журнал «Автотранспортное предприятие»Журнал «Датчики и системы»

7.4 Интернет-ресурсыРеферативный журнал ВИНИТИ (база данных: «Транспорт»)

7.5 Методические указания к лабораторным занятиям1. Методические указания к проведению практических занятий по теме «Задачи

управления наземными транспортно-технологическими машинами», Н.Новгород, 2010 г. (Доступны в электронном виде на кафедре «Автомобили и тракторы»).

2. Методические указания к проведению практических занятий по теме «Электронные системы управления автомобилем», Н.Новгород, 2011 г. (Доступны в электронном виде на кафедре «Автомобили и тракторы»).

7.6 Методические указания к практическим занятиям1. Методические указания к лабораторным работам по теме «Автоматическое

управление сложными динамическими объектами», Н.Новгород, 2010 г. (Доступны в электронном виде на кафедре «Автомобили и тракторы»).

2. Методические указания к лабораторным работам по теме «Модели движения и управления транспортно-технологическими системами», Н.Новгород, 2011 г. (Доступны в электронном виде на кафедре «Автомобили и тракторы»).

7.7 Методические указания к курсовому проектированию и др. видам самостоятельной работы

Не предусмотрены







7.8 Программное обеспечение современных информационно-коммуникационных технологий

Академическая лицензия MathWorks MATLAB.Назначение программного обеспечения: интерактивная среда технических

расчетов, разработки алгоритмов и современный инструмент анализа данных.Академическая лицензия MathWorks Simulink.Назначение программного обеспечения - графическая среда имитационного

моделирования, позволяющая при помощи блок-диаграмм в виде направленных графов, строить динамические модели объектов и моделировать работу систем управления.

8 Материально-техническое обеспечение дисциплиныСпециализированная аудитория магистрантов и аспирантов кафедры

«Автомобили и тракторы» НГТУ (ауд. 1120) с техническим оснащением.Компьютерный класс кафедры «Автомобили и тракторы» НГТУ (ауд. 1128) с

компьютерной техникой и мультимедиа-проектором.Технические средства обеспечения:

Компьютерная техника кафедры «Автомобили и тракторы»:- процессор Pentium III;- 256 Мбайт оперативной памяти;- 30 ГБ дискового пространства;- операционная система WINDOWS XP (sp3).

Мультимедиа-проектор







ЛИСТсогласования рабочей программы

Направление подготовки: 190100.68 Наземные транспортно-технологические ком-код и наименование

плексы Наименование магистерской программы: Автомобили_

Дисциплина: Автоматические системы наземных транспортно-технологических машиФорма обучения: очная______ (очная, очно-заочная, заочная)

Учебный год 2011/2012РЕКОМЕНДОВАНА заседанием кафедры «Автомобили и тракторы»____________ наименование кафедры

протокол N 5 от "20" октября 2011 г.Ответственный исполнитель, заведующий кафедрой «Автомобили и тракторы»________________________Орлов Л.Н._______________ наименование кафедры подпись расшифровка подписи дата

Исполнители:______________________________________________Беляков В.В._______________ должность подпись расшифровка подписи дата

_______________________________________________Макаров В.С_____________ должность подпись расшифровка подписи дата

_______________________________________________Зезюлин Д.В._____________ должность подпись расшифровка подписи дата

СОГЛАСОВАНО:Заведующий выпускающей кафедрой «Автомобили и тракторы» наименование кафедры

Орлов Л.Н. . личная подпись расшифровка подписи дата

Председатель координационного совета по направлению подготовки Орлов Л.Н. . личная подпись расшифровка подписи дата

Научный руководитель магистерской программы Орлов Л.Н. . личная подпись расшифровка подписи дата

Заведующий отделом комплектования научной библиотеки_____________________________________________Коптелова Т.А._____________ личная подпись расшифровка подписи дата

Рабочая программа зарегистрирована в УМУ под учетным номером __________ на правах учебно-методического электронного издания.







Начальник ОСПМ УМУ_____________________Володина Е.В.________________ личная подпись расшифровка подписи дата

Дополнения и изменения в рабочей программедисциплины на 20__/20__ уч.г.

Внесенные изменения на 20__/20__ учебный год

УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе

(подпись, расшифровка подписи)

“____”______________20… г

В рабочую программу вносятся следующие изменения:1) …………………………………..;2) …………………………………...

или делается отметка о нецелесообразности внесения каких-либо изменений на данный учебный год

Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры ______________________________________________________________________

(дата, номер протокола заседания кафедры, подпись зав. кафедрой).

ОДОБРЕНА на заседании координационного совета, протокол № ___ от "___" ________ 20__ г."

Председатель координационного совета по направлению подготовки______________________________________________________________________ шифр наименование личная подпись расшифровка подписи дата

СОГЛАСОВАНО:Заведующий выпускающей кафедрой_________________________________________ наименование кафедры личная подпись расшифровка подписи дата

Заведующий отделом комплектования научной библиотеки______________________________________________________________________ личная подпись расшифровка подписи дата

Декан (Директор) ________________________________________________________________________ наименование факультета (института, где реализуется данное направление) личная подпись расшифровка подписи дата

Дополнения и изменения внесены в базу данных рабочих программ дисциплинНачальник ОСПМ УМУ ___________________________________________________







личная подпись расшифровка подписи дата


Documents

Primer Rab Pr