Классификация систем автоматического управления

Министерство образования РФ

Тульский государственный университет

Кафедра Электронных вычислительных машин

Лебеденко Ю. И., кандидат технических наук, доцент

ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

для студентов

 специальности 220100

“Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”

очно-заочной (вечерней) формы обучения

(электронная версия, часть 1)

Тула 2001

Введение

Цели и задачи курса . Литература

Целью изучения курса “Основы теории  управления” является развитие общего технического уровня специалиста по вычислительной технике. Он может быть использован в дальнейшем при исследовании и проектировании цифровых регуляторов как составных частей динамических систем управления.

Основной задачей в изучении курса является усвоение основных принципов исследования и моделирования динамических систем, приобретение элементарных практических навыков анализа и синтеза линейных систем автоматического регулирования (САР).

После изучения курса студен должен:

- уяснить задачу управления, основные принципы построения математических моделей систем , знать основные классы автоматических систем, условия устойчивости, управляемости и наблюдаемости;

-знать основные принципы построения и функционирования систем автоматического регулирования, методы проектирования с учетом оптимизации;

-уметь вычислять характеристики простых линейных замкнутых САР, давать рекомендации по улучшению свойств систем управления

Курс основывается на знаниях студентов по курсам “Высшая математика”, “Теория вероятности”, “Информатика”, “Физика”.

Библиографический список

1. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического управления. М.: Наука, 1972,- 768 с.

2. Сапожников Р.А. Основы технической кибернетики. М.: Высшая школа, 1970. – 464 с.

3. Задачник по теории автоматического управления. Под общей ред. А.С. Шаталова. М.: Энергия, 1971. – 496 с.

4. Васильев Д.В., Чуич В.Г. Системы автоматического управления (примеры расчета), М.:Высшая школа, 1967. – 420 с.

Лекция 1

Классификация систем автоматического управления

План:

1.  Разомкнутые и замкнутые системы управления

2.  Классы систем автоматического управления

3.  Задачи теории автоматического управления

В технике создано большое количество разнообразных систем управления для различных целей поддержания и изменения каких либо физических величин. Эти системы могут объединять в себе звенья механической, электрической , гидравлической ., пневматической и другой природы:

Примеры автоматических систем

a)  Автомат включения освещения.

b)  Автоматическое оружие.

c)  Станок с ЧПУ, производственная линия.

d)  Автопилот, поддерживающий высоту полета и курс самолета.

e)  Устройство поддержания заданного уровня жидкости в котле.

В первую очередь все автоматические системы можно разделить на 2 больших класса:

1)  Автоматы, выполняющие определенные заранее одиночные или множественные действия (a,b,c)

2)  Системы, поддерживающие в течение продолжительного времени заданный режим работы управляемого объекта (c, d, e).

В нашем курсе мы преимущественно будем рассматривать второй класс систем, в которых устройство управления сравнительно долго поддерживает или изменяет по заданному закону ту или иную физическую величину в объекте,. и в которых наиболее важную роль играет динамика процессов регулирования. Эти систем мы будем называть  динамическими. Поскольку в этот класс входит большое количество типов систем , их следует разделить на подклассы.

Прежде всего, можно выделить разомкнутые и замкнутые системы (системы с обратной связью).

Разомкнутые системы широко используются в автоматизации технологических процессов как дополнительные устройства, помогающие выполнять человеку определенную работу. Общая схема такой системы показана на рис.1.

Иногда эта схема дополняется устройством контроля, помогающим оператору управлять объектом. Характерным для разомкнутой системы является то, что ее функционирование не зависит  от конечного результата воздействия на объект. Коренное изменение происходит при замыкании  устройства контроля на источник задающего воздействия. Теперь регулятор будет сравнивать выход объекта управления с  управляющим воздействием  и мы получаем простейшую схему замкнутой системы с обратной связью (рис.2):