Задача автоматического управления каким-либо объектом начинается с необходимости парировать или компенсировать какое-либо постороннее вредное воздействие на объект (например, ветер воздействует на самолет в процессе полета). Если таких возмущений нет, то она упрощается до задачи коррекции динамических свойств, которую можно решить методами, например, теоретической механики. Именно по этой причине перестали активно развиваться методы оптимизации переходных процессов, которые не удается эффективно применять, когда на объект действует возмущение, не известное заранее.
С учетом вышесказанного материал этого учебного пособия будет легко усваиваться будущим инженером, владеющим обычным для технических университетов математическим аппаратом. Материал изложен в последовательности, которая имеет место при реальном конструировании систем автоматического управления.
Проблемы развития теории автоматического регулирования
Центральной задачей в теории автоматического управления всегда была, есть и будет задача синтеза, т.е. проектирования регулятора (управляющего устройства), который бы обеспечил системе нужные статические и динамические свойства. Какими бы научными проблемами ни занимался специалист по теории автоматического регулирования, результат его работы непременно внесет вклад в решение названной центральной задачи. Далее обсудим некоторые направления научных исследований, соблюдая логику изложения материала в учебном пособии.
На каждой научной конференции обязательно звучат доклады, в которых переосмысливаются и содержание теории автоматического управления, и методы, которые она использует, и области ее применения. Эти по существу философско-методологические размышления очень полезны для молодых специалистов. Именно они часто задают направления будущих научных исследований.
Существующий набор динамических характеристик линейных систем сегодня устраивает конструкторов систем автоматики, но поиск более универсальных моделей следует продолжать. По этим моделям можно было бы увидеть и частотные, и временные, и локальные (в текущий момент времени и в текущей точке пространства, состояния) свойства систем автоматики. эти будущие универсальные модели нам может дать только развитие математического аппарата. Если они будут эффективны, то, конечно, войдут в жизнь специалистов по автоматике.
К настоящему времени структурный метод является привычным «языком» для конструкторов систем автоматики. И хотя внутри этого метода нет видимых научных проблем, методическое развитие этого подхода, безусловно, необходимо. При этом могут появиться и новые формы структурных представлений систем.
Вопрос устойчивости линейных систем как раздела автоматики достаточно проработан. Машинными методами легко и быстро проверяется устойчивость любой мыслимой линейной системы, но все же явно недостает методик определения запасов устойчивости, что исключительно важно при проектировании систем. Нужны и новые формы запасов устойчивости, и способы быстрого их вычисления.
Существующие способы анализа процессов в линейных системах позволяют легко вычислить и тем самым «увидеть» любой переходный процесс. Но крайне необходимы такие оценки переходных процессов, которые позволили бы конструктору образно представить переходные процессы в любых режимах работы и, в частности, при отработке возмущений.
Проблема синтеза линейных систем далека до полного разрешения. Если для синтеза одноканальных систем можно легко подобрать соответствующий метод, то для синтеза многоканальных систем выбор метода всегда является проблемой. В этом направлении нужны серьезные исследования, в результате которых появились бы эффективные методики проектирования. Часто исследователи, обсуждая синтез динамических свойств систем, «забывают» о статике, которая является в большинстве случаев основным режимом системы автоматики. Совместить выполнение требований и динамики, и статики в рамках одного метода не всегда возможно.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.