- •1. Фундаментальні принципи і класифікація систем автоматичного керування
- •1.1. Системи автоматики на залізничному транспорті
- •1.2. Історія розвитку теорії автоматичного керування
- •1.3. Фундаментальні принципи автоматичного керування
- •1.4. Класифікація систем автоматичного керування
- •Контрольні питання
- •2. Диференціальне рівняння ланки автоматичної системи і перетворення Лапласа
- •2.1. Диференціальне рівняння ланки
- •2.2. Особливості розв’язку диференціального рівняння ланки
- •2.3. Стандартна форма диференціального рівняння ланки
- •2.4. Перетворення Лапласа і його властивості
- •Контрольні питання
- •3.Передатна функція і часові характеристики ланки
- •3.1. Передатна функція ланки
- •3.2. Передатна функція ланки, охопленої зворотним зв'язком
- •3.3. Передатна функція ланки, заданої електричною схемою
- •3.4. Часові характеристики ланки
- •Контрольні питання
- •4. Частотна передатна функція і частотні характеристики ланки
- •4.1. Частотна передатна функція ланки
- •4.2. Частотні характеристики ланки
- •4.3. Годограф частотної передатної функції
- •4.4. Логарифмічні частотні характеристики ланки
- •4.5. Асимптотична логарифмічна ачх
- •Контрольні питання
- •5. Типові ланки автоматичних систем. Пропорційна і коливальна ланки
- •5.1. Класифікація типових ланок автоматичних систем.
- •5.2. Пропорційна ланка.
- •5.3. Коливальна ланка
- •Контрольні питання.
- •6. Ланки інтегрувального типу
- •6.1. Інтегрувальна ланка.
- •6.2. Інерційна ланка
- •6.3. Інтегрувально-інерційна ланка
- •Контрольні питання
- •7. Ланки диференціального типу
- •7.1. Диференціальна ланка
- •7.2. Форсувальна ланка.
- •7.3. Диференціально-інерційна ланка
- •З рисунку видно, диференціально-інерційна ланка реагує на ступеневу функцію на вході коротким імпульсом на виході.
- •Частотна передатна функція ланки має вид
- •Контрольні питання
- •8. Передатні функції і структурні перетворення ланцюга ланок
- •8.1 Передатна функція послідовного сполучення ланок
- •8.2. Передатна функція паралельного сполучення ланок
- •8.3. Передатна функція ланцюга ланок з місцевим зворотним зв'язком
- •8.4. Правила структурних перетворень
- •8.5. Приклад перетворення структури ланцюга ланок
- •Контрольні питання
- •9. Частотні характеристики ланцюга ланок
- •9.1. Ачх, фчх і частотний годограф ланцюга ланок
- •9.2. Асимптотична лачх ланцюга ланок
- •Контрольні питання
- •10. Передатні функції і рівняння замкненої автоматичної системи
- •10.1 Передатні функції відносно керуючої дії
- •10.2. Передатні функції відносно дії збурення
- •10.3. Диференціальне рівняння замкненої системи.
- •10.4. Матрична форма диференціального рівняння
- •10.5. Система рівнянь з неформальними змінними стану
- •Контрольні питання
- •11. Частотні характеристики замкненої системи
- •11. 1. Розрахунок частотних характеристик замкненої системи
- •11.2. Розрахунок дійсної і уявної частин чпф замкненої системи
- •Контрольні питання
- •12. Алгебраїчні критерії стійкості автоматичної системи
- •12.1. Означення, умови, границі і запаси стійкості
- •12.2. Необхідна умова стійкості і особливості розв’язку характеристичного рівняння.
- •12.3. Критерій стійкості Рауса
- •12.4. Критерій стійкості Гурвиця
- •12.5. Визначення границь стійкості системи з критерію Гурвиця
- •Контрольні питання
- •13. Частотні критерії стійкості автоматичної системи
- •13.1. Критерій стійкості Михайлова
- •13.2. Критерій стійкості Найквіста
- •13.3. Визначення запасів стійкості системи з критерію Найквіста
- •Контрольні питання
- •14. Точність системи автоматичного керування
- •14.1. Вимоги до процесу керування і поняття точності системи
- •14.2. Усталена помилка при постійній дії
- •14.3.Усталена помилка при дії з постійною швидкістю зміни
- •14.4. Точність системи при гармонічній дії
- •14.5. Еквівалентна гармонічна дія
- •14.6. Усталена помилка при довільній дії і коефіцієнти помилок
- •Контрольні питання
- •15. Перехідний процес системи і частотні оцінки його якості
- •15.1. Визначення перехідного процесу
- •15.2. Показники якості перехідного процесу і вимоги до них
- •15.3. Зв’язок перехідної характеристики з частотними
- •15.4. Частотні оцінки якості перехідного процесу
- •15.5. Кореневі оцінки якості перехідного процесу
- •15. 6. Інтегральні оцінки якості перехідного процесу
- •Контрольні питання
- •16. Послідовна і паралельна корекція систем автоматичного регулювання
- •16.1. Призначення і класифікація видів корекції
- •16.3. Корекція неодиничним зворотним зв’язком
- •16. 2. Типові ланки послідовної корекції
- •16.6. Схема реалізації ізодромної ланки
- •16.3. Приклад паралельної корекції жорстким зворотним зв’язком
- •16.7. Охоплення аперіодичної ланки жорстоким зворотним зв’язком
- •16.4. Паралельна корекція гнучким зворотним зв’язком
- •16.8. Охоплення аперіодичної ланки гнучким зворотним зв’язком
- •16. 5. Корекція системи керуючою дією
- •16.9. Схема корекції системи вхідною керуючою дією.
- •Контрольні питання
- •17. Частотний метод послідовної корекції
- •17.1. Методика частотної послідовної корекції
- •17.2. Приклад реалізації методики частотної послідовної корекції
- •Контрольні питання
- •18. Реалізація пристроїв корекції
- •18.1. Пасивні пристрої корекції
- •18.2. Активні пристрої корекції
- •Контрольні питання
- •19. Система автоматичного керування з запізненням
- •19.1. Ланка з запізненням
- •19.2. Передатна функція системи з запізненням
- •19.3. Частотні характеристики розімкненого ланцюга ланок з елементом запізнення
- •19.4. Стійкість замкненої системи з запізненням
- •Контрольні питання
- •20. Структурні схеми цифрових систем автоматичного регулювання
- •20.1. Структурна схема цифро-аналогової системи
- •20.2. Цифро-аналогове і аналого-цифрове перетворення
- •20.3. Структура математичної моделі цифро-аналогової системи
- •20.4 Структурні схеми цифрової системи
- •Контрольні питання
- •21. Основи z-перетворення і умова стійкості цифрової системи
- •21.2. Основні властивості z- перетворення
- •21.3. Порівняння перетворень Лапласа із z- перетворенням і умова стійкості цифрової системи
- •Контрольні питання
- •22. Методи синтезу цифрового фільтра
- •22.1. Метод дискретизації імпульсної характеристики
- •22.2. Метод дискретизації диференціального рівняння
- •22.3. Метод білінійного перетворення
- •Контрольні питання
- •23. Передатні функції і різницеве рівняння цифрової системи
- •23.1. Передатні функції цифрової системи
- •23.2. Різницеве рівняння цифрової системи
- •23.3. Представлення цифрової системи у вигляді схеми цифрового фільтру
- •Контрольні питання
- •24. Часові і частотні характеристики цифрової системи
- •24.1. Розрахунок часових характеристик цифрової системи
- •24.2 Прямий метод розрахунку частотних характеристик цифрової системи
- •24.3 Наближений метод розрахунку частотних характеристик цифрової системи
- •24.4. Особливості розрахунку частотних характеристик замкненої цифрової системи
- •Контрольні питання
- •25. Критерії стійкості, точність і корекція цифрової системи
- •25.1. Особливості застосування критеріїв стійкості до цифрових систем
- •25.1. Розрахунок точності роботи цифрової системи
- •25.2. Корекція цифрової системи
- •Контрольні питання
1.4. Класифікація систем автоматичного керування
В залежності від мети керування і способу її реалізації САК прийнято ділити на такі види:
- системи стабілізації;
- система програмного керування;
- слідкуючі системи;
- екстремальні системи;
- оптимальні системи;
- адаптивні системи.
Система автоматичної стабілізації підтримує керовану величину y(t) на заданому фіксованому рівні y0. Прикладом системи стабілізації є відомі стабілізатори напруги, які широко застосовуються в системах електроживлення пристроїв автоматики і зв’язку на залізничному транспорті.
Система програмного керування підтримує керовану величину y(t) рівною заданій дії x(t), яка змінюється по зарані відомому закону. Системи програмного керування находять широке застосування в робототехніці. Прикладом таких систем на залізничному транспорті може бути автомашиніст потягу в метрополітені, який працює у відповідності із зарані складеним графіком руху. Автоматичний розпуск і формування потягів на сортувальній гірці теж виконується за наперед складеною програмою.
Слідкуюча автоматична система підтримує керовану величину y(t) рівною заданій дії x(t), яка зарані невідома. Це найбільш поширені автоматичні системи. Прикладом такої системи на залізничному транспорті може бути система автоматичного слідкування за рухом потягів.
Екстремальна система повинна підтримувати вихідну величину об’єкта y(t) на максимальному або мінімальному рівні. Зрозуміло, що екстремальне керування об’єктом можливе при умові, що керована величина y має екстремальну залежність від керуючої дії x. Складність екстремального керування зумовлена тим, що екстремальне значення керованої величини залежить від багатьох факторів і безперервно змінюється, як, наприклад, гучність прийому радіоприймача локомотивної радіостанції.
Оптимальною називається система автоматичного керування (САК), яка оптимізує процес керування y(t) за заданою цільовою функцією С(р1, р2, … рn) з параметрами рі. Варіацією параметрів, серед яких присутня і вхідна величина, система повинна підтримувати мінімум цільової функції. В загальному випадку оптимальні системи більш складні, порівняно з екстремальними, і їх реалізують, як правило, за допомогою мікропроцесорних пристроїв або ЕОМ.
Адаптивною називають САК, яка в процесі керування для підтримки заданого значення керованої величини здатна змінювати параметри об'єкта або структуру і алгоритм роботи регулятора. Принципи адаптації часто застосовують оптимальні системи.
В залежності від математичної моделі системи або її елементів САК прийнято ділити на лінійні і нелінійні; неперервні і дискретні; системи з запізненням; системи з розподіленими параметрами; системи із змінними параметрами (нестаціонарні); системи з пропорційним, інтегральним, пропорційно-інтегральним і пропорційно-інтегрально-диференціальним регулятором (відповідно П-, І-, ПІ- і ПІД – регулятором); системи астатичні і не астатичні. У подальшому буде розглянута більшість з означених систем і в міру вивчення курсу класифікація автоматичних систем буде доповнюватись.