Ответы на 60 экзаменационных вопросов по дисциплине "Теория автоматического управления" (Основные понятия теории управления. Управляемые, управляющие и возмущающие воздействия на объект управления. Комплексное управление статической и динамической настройкой технологической системы)

1. Основные понятия теории управления. Управляемые, управляющие и возмущающие воздействия на объект управления.

Управление – это процесс формирования и реализации управляющих воздействий, направленных на достижение объектом управления некоторой цели.

Объект управления (ОУ) – объект, для достижения результатов, функционирования которого необходимы и допустимы специально организованные воздействия – управляющие воздействия.

Технологический объект управления (ТОУ) – это совокупность технологического оборудования и реализуемого на нем технологического процесса.

Объект управления в машиностроении – это технологический процесс, осуществляемый в определенном аппаратурном оформлении, в котором один или несколько технологических параметров, характеризующих состояние процесса, поддерживается на заданном уровне или изменяется по определенному закону.

Типовые ТОУ машиностроения: станки с ЧПУ, ГПС, автоматизированные линии, робототехнические комплексы и т.п.

Цель управления ОУ – достижение желаемых результатов функционирования ОУ.

Цель управления формируется вне системы управления и является входным сигналом системы управления.

Состояние ОУ характеризуется параметрами состояния (переменными состояния), образующими вектор состояния ОУ:

X(τ) = {x₁(τ), …, x_n(τ)}.

Для перевода ОУ в желаемое состояние, соответствующее заданной цели управления, необходимо воздействовать на некоторые параметры ОУ, которые называют управляемыми или регулируемыми параметрами, образующие в свою очередь, вектор Y(τ):

Y(τ) = {y₁(τ), …, y_k(τ)}, k≤ n.

Управляемые или регулируемые параметры являются выходными сигналами (выходами) ОУ.

В машиностроении, а точнее при механообработке, к управляемым параметрам относят:

•  физико-механические показатели качества обрабатываемой детали;

•   показатели макрогеометрии детали;

•   показатели микрогеометрии детали;

и другие переменные, характеризующие результаты реализации технологического процесса.

К управляющим переменным, в свою очередь, относят:

•   технологические параметры обработки детали;

•   физико-механические свойства материала детали;

•   параметры, характеризующие состояние формообразующего инструмента;

•   параметры, характеризующие состояние технологического оборудования,

и другие параметры, характеризующие реализацию и состояние технологического процесса.

Состояние ОУ изменяется под воздействием двух типов воздействий: управляющих и возмущающих.

Оба типа воздействий являются входными сигналами (входами) ОУ.

Возмущающие воздействия – это воздействия на ОУ внешней среды, которые способны вывести ОУ из желаемого состояния:

d(τ) = {d₁(τ), …, d_l(τ)}.

Возмущающие воздействия делятся на:

•   контролируемые и неконтролируемые;

•   допускающие и не допускающие стабилизацию.

Контролируемые возмущающие воздействия можно измерить и зачастую регулировать.

Неконтролируемые возмущающие воздействия невозможно или нецелесообразно измерять непосредственно, что требует применения САР с обратной связью.

Возмущающие воздействия, не допускающие стабилизацию, по условиям работы невозможно или нецелесообразно стабилизировать, например, изменение температуры внешней среды.

Возмущающие воздействия, допускающие стабилизацию, - это изменение тех технологических параметров, которые могут быть стабилизированы с помощью специальной аппаратуры или с помощью САР.

Возмущающие воздействия делятся также на:

•   внешние, т.е. воздействия внешней среды;

•   внутренние, т.е. воздействия, возникающие внутри системы управления.

Управляющие воздействия – это совокупность воздействий на ОУ, направленных на достижение поставленных целей управления. Вектор управляющих воздействий:

v(τ) = {v₁(τ), …, v_m(τ)}.

Управляющие воздействия формируются управляющим устройством (УУ).

Формирование управляющих воздействий включает:

•   сбор, передачу и обработку необходимой информации;

•   анализ информации;

•   принятие решений, определяющих управляющие воздействия.

Реализация управляющих воздействий включает:

•   передачу управляющих воздействий;

•   преобразование управляющих воздействий в форму, непосредственно