Управление, основные понятия и определения. Классификация объектов управления. Основные свойства и характеристики объектов и систем. Исследование устойчивости нелинейных систем с помощью фазовых портретов. Абсолютный критерий Попова. Оптимальные системы АУ. САУ с эталонной моделью

1.  1. Основные понятия и определения

  Под управлением понимается совокупность действий выработанных на основании полученной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования объекта в соответствие с поставленной целью и алгоритмом управления.

  Алгоритмом управления – называется совокупность предписаний определяющих характеристическое управляющее воздействие на объект для выполнения алгоритма функционирования.

  Алгоритм функц.- совокупность предписаний ведущих к правильному выполнению технологического процесса.

Предмет изучения ТАУ явл объект управления и система управления.

Технологический объект управления- наз. совокупность технолог. оборудования и реализуемого на нем технологического режима в соответствии с требованиями технологического регламента, т.о. объектом могут быть как большие производства , так и отдельные агрегаты этого процесса.

Объекты ТОУ характериз. след. параметрами: входными и выходными режимами

                                f(t)

    X(t)                                                                                                      

                                                          y(t)

Входными параметрами наз. материальные и входные и энергетические потоки. Если есть возможность изменить или измерить вх. параметр, то он называется вх. воздействием.

Режимными параметрами наз. параметры характеризующие протекание процесса внутри объекта или оборудования.

Вых. процессами наз. характеризуют качественное и количественное состояние готовой продукции на выходе из объекта. 

2.  2. Классификация объектов управления

1   по типу технологического процесса бывают: гидравлические, тепловые, энергетические, механические и химические.

  2   по характеру технологического процесса: -с непрерывным характером производства, -с периодическим характером производства, с комбинированным характером производства.

  3   по типу информационной емкости бывают: - с минимальной инф. Емкостью от 10-40 параметров управления, - с малой информационной емкостью от 41-160 параметров управления, - со средней информационной емкостью от 161-650 параметров управления,  - с повышенной информационной емкостью от 651-2500 параметров управления, - с высокой  информационной емкостью свыше 2501 параметров управления.

  4   по количеству уравнений статистические и динамические, существуют одномерные и многомерные объекты, когда одна вых. вел-на и объект управл. описываются одним ур-ем. статики и одним ур-ем динамики

Многомерные объекты когда несколько вых вел-н и число ур-ий статики и динамики соответствует числу выходов.

Бывают объекты с независимыми вых параметрами, когда одна вых вел-на влияет только на одну выходную.

Бывают объекты с независимыми вых параметрами, когда одна вых вел-на влияет только на одну выходную.

И объекты у которых одна выходная вел-на зависит от нескольких входных

5    по характеру параметров управления бывают объекты со средоточенными параметрами, когда регулируемая вел-на имеет регулируемые числовые значение и объекты с распределенными параметрами когда регулируемая вел-на имеет регулируемые числовые значения.    

3.  3. Свойства объектов управления

Основными свойствами объекта являются: самовыравнивание, емкость, запаздывание.

1)  Самовыравнивание – хар-ет его устойчивость и определяется как св-во объекта самостоятельно устанавливаться в равновесное состояние после любого изменения вх вел-ны. То есть изменение вх вел-ны приводит к изменению вых со скоростью уменьшающейся до 0.

Количественно самовыравнивание выражается степенью самовыравнивания под которой понимают отношение изменения вх вел-ны к изменению  вых вел-ны объекта по достижению им равновесного состояния.(r=Dх/Dy)

Чем больше степень самовыравнивания тем он более прост с точки зрения управления.

2)  Емкость объекта присуще всем динамическим или реальным объектам и хар-ет их инерционность(степень влияния вх вел-ны на изменение вых).

Под емкостью понимают такое изменение вх вел-ны, которое приводит к изменению вых вел-ны объекта на единицу за единицу времени. C=X/(dy*k/t)

Чем больше С тем труднее объект в управлении.

3)  запаздывание объекта выражается в том, что его вых вел-на начинает изменяться не сразу после возмущения, а через некоторый промежуток времени который называется временем запаздывания и обозначается t (t=l/s)

4.  4. Основные свойства и характеристики объектов и систем

Характеристики объекта:

Делятся на статические и динамические.

1)Статической называют зависимость вых параметра от вх в установившемся режиме. X=f(t)

Статистические характеристики бывают линейные и нелинейные. Линейные описывают описываются линейными алгебраическими уравнениями.(y=kx+b)Нелинейные статические хар-ки описывают нелинейными алгебраическими выражениями.(y=x² )

Динамической характеристикой называется зависимость выходных параметров от входных с течением времени. Y(t)=f[x(t)]. Динамические характеристики бывают временные и частотные.

Временные и частотные динамические хар-ки.

Переходная ф-ия или процесс это реакция объекта на возмущение типа скачек.

Скачком называется ф-ия Хевисайда и описывается ур-ем