Теория автоматического управления
Линейные системы
Курс лекций для студентов кафедры САУ. Часть 1.
1. Введение. Предмет ТАУ. Постановка задачи автоматического управления. Классификация САУ. Основные понятия и определения.
2. Математическое описание САУ и ее элементов. Виды математических моделей. Линеаризация характеристик. Динамические характеристики элемента (дифференциальное уравнение, уравнение вход-выход, уравнение в операторной форме).
3. Понятие изображения (временной функции). Свойства преобразования Лапласа. Передаточная функции звена. Частотные характеристики звеньев. АФЧХ, АЧХ, ФЧХ, ВЧХ, МЧХ. Логарифмические (асимптотические) частотные характеристики звена.
4. Регулярные сигналы. Переходная характеристика и весовая функция.
5. Звенья минимально фазовые и неминимально фазовые.
6. Типовые звенья систем автоматического управления (все виды математических моделей, построение частотных характеристик):
6.1. Идеальное и реальное усилительные, идеальное и реальное дифференцирующие, идеальное формирующее, идеальное интегрирующее, звено второго порядка (апериодическое, колебательное, консервативное) - минимально фазовые звенья.
6.2. Звенья неминимально фазовые: звено чистого запаздывания и квазиинерционное звено.
7. Преобразование структурных схем. Последовательное соединение звеньев. Параллельное соединение. Встречно-параллельное соединение. Правила переноса.
8. Системы с обратной связью. Виды обратной связи. Получение различных ПФ замкнутой системы.
9. Устойчивость систем автоматического управления:
9.1. Анализ устойчивости САУ по корням характеристического уравнения
9.2. Алгебраический критерий устойчивости Гурвица. О критическом коэффициенте усиления (передачи).
9.3. Алгебраический критерий устойчивости Рауса.
9.4. Принцип аргумента. Частотный критерий устойчивости Эрмита-Михайлова.
9.5. Частотный критерий устойчивости Найквиста. Разомкнутая система а)устойчива, б)неустойчива, в)нейтральная. Обобщенная формулировка критерия Найквиста.
9.6. Логарифмический критерий устойчивости Найквиста. Общая формулировка.
9.7. Понятие о структурной неустойчивости САУ.
9.8. Запас устойчивости систем автоматического управления.
9.9. Построение области устойчивости систем. А) на основе критерия Гурвица. Б) Д-разбиение.
10. Оценка качества регулирования:
10.1. Показатели качества переходных характеристик. Интегральные оценки качества.
10.2. Точность в установившихся режимах. Системы статические и астатические.
10.3. Оценка качества переходного процесса по расположению нулей и полюсов передаточной функции.
Литература:
ТАУ. Ч.1, Ч.2. Издание ВШ. Ред. Воронов А.А. (Авенир Аркадьевич). (Основн.)
Теория автоматического управления. Ред. Нетушил А.В. (дополнит. литература).
Линейный автоматические системы. Макаров Игорь Михайлович, Менский Борис Михайлович.
Теория автоматического управления. Юревич Юрий Иванович.
Данный курс, называемый в дальнейшем ТАУ, составляет одну из определяющих дисциплин в подготовке современного инженера – специалиста в области автоматизированного электропривода, и инженера – специалиста в области автоматизации технологическими процессами.
Общее место данного курса среди дисциплин можно проиллюстрировать следующей схемой:
Дисциплины, расположенные слева, по существу создают соответствующую базу для изучения дисциплин, составляющих основу ТАУ (дисциплины в середине). При этом следует иметь ввиду, что группа предшествующей дисциплины имеет непосредственные связи с группой завершающих дисциплин, а не только через предметы, в котором изучаются отдельные разделы ТАУ. Данная схема показывает также, что основу специальной подготовки инженера – специалиста по промышленной автоматике составляет теория автоматического управления. В схеме не отражены такие дисциплины, как информатика, алгоритмизация, программирование, базы данных. Они являются как «обслуживающими» многих дисциплин, облегчающими в дальнейшем работу инженера, так и «определяющими» для «Микропроцессорных систем управления», «Систем программного управления», «Автоматизации промышленных установок», «Автоматизации робототехнических систем»…
В курсе ТАУ изучаются формализованные технические объекты, представленные их математическими моделями. В последующих курсах эти абстрактные математические модели будут наделяться свойствами реальных технических устройств и систем, с целью обеспечения от последних предписанных режимов работы.
Представив положение дисциплины в системы подготовки специалиста по промышленной автоматике, необходимо также представить положение данной науки в общей системе современных научных знаний. Прежде всего следует отметить, что ТАУ является составной частью науки об управлении - кибернетики.
Кибернетика как наука об оптимальном управлении сложными системами изучает:
· Внутренние свойства (структура) объектов управления (ОУ) и устройств, реализующих функции управления (УУ).
· Информационные свойства ОУ при внешних воздействиях.
· Протекание динамических процессов в системах и процессы обработки информации.
· Методы выработки управляющих воздействий, обеспечивающих в определенном смысле оптимальное управление.
Объектами управления, с которыми имеет дело кибернетика, могут быть живые организмы, коллективы людей, производственные объединения (предприятия, цехи) и отдельные технические устройства (станки, механизмы, установки).
Часть кибернетики, связанная с изучением и управлением техническими объектами, называется технической кибернетикой. Техническая кибернетика включает в себя:
· Изучение теории автоматического управления сложной технической системой, работающей без участия человека, и функционирующей в соответствии с целью управления.
· Изучение оператора (человека) как сложного объекта, законов его функционирования и управления в системе «человек – машина».
Технической кибернетике сопутствуют такие важные понятия, как АСУ и САУ. АСУ – автоматизированная система управления (система с участием человека в процессе управления). В ней оператор – человек является частью системы (внутри ее). САУ – система автоматического управления – где функции человека
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.