- •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
Контрольні питання
1. Як знайти ПФ цифрової системи методом дискретизації імпульсної характеристики?
2. Знайдіть імпульсну характеристику інерційної ланки.
3. Знайдіть z-перетворення імпульсної характеристики інерційної ланки.
4. Знайдіть диференціальне рівняння інерційної ланки.
5. Як знайти ПФ цифрової системи методом дискретизації диференціального рівняння?
6. Якими виразами потрібно замінити першу і другу похідні в диференціальному рівнянні для переходу до різницевого рівняння? замінити
7. Запишіть вираз, який зв’язує між собою змінні s перетворення Лапласа із змінною z дискретного z-перетворення.
8. Запишіть ряд Тейлора для змінної s як функції s від z.
9. В чому полягає білінійне перетворення ПФ W(s)?
10. Запишіть вираз, який зв’язує між собою змінні s і z в білінійному перетворенні.
23. Передатні функції і різницеве рівняння цифрової системи
Перелік питань: передатні функції цифрової системи, різницеве рівняння цифрової системи, представлення цифрової системи у вигляді схеми цифрового фільтру.
23.1. Передатні функції цифрової системи
Рівність дискретної передатної функції ланцюга з n послідовно сполучених ланок W(s) добутку W1×W2×…×Wn дискретних передатних функцій окремих ланок має місце у випадку, коли дискретні передатні функції синтезовані методом білінійного перетворення. Але якщо дискретні передатні функції одержані методом дискретизації імпульсної характеристики, то це звичне правило не виконується, як не виконується і відома рівність для системи із зворотним зв’язком. Методом дискретизації імпульсної характеристики можна досліджувати будь-яку дискретну систему, але як автономний об’єкт в цілому. У зв’язку з цим, там де аналіз дискретної системи передбачає використання результатів аналізу її елементів, будемо застосовувати білінійний метод.
В розрахунковій моделі цифрової системи (ЦС), показаної на рис. 23.1, передатну функцію цифрового керуючого пристрою (ЦКП) позначимо якW1(z), а передатну функцію цифрового об’єкта керування (ЦОК) позначимо як W2(z).
|
|
|
|
Рис. 23.1. Структурна схема моделі повністю цифрової системи
Керуючий пристрій і об’єкт керування з’єднані послідовно, тому дискретна передатна функція розімкненої цифрової системи дорівнює добутку дискретних передатних функцій керуючого пристрою W1(z) і об’єкта регулювання W2(z), тобто
W(z) = W1(z)∙W2(z). (1)
Тут припускається, що дискретні ПФ W1(z) і W2(z)W(z) знайдені методом білінійного перетворення, яке реалізується підстановкою
, (2)
у відповідні неперервні ПФ W1(s) і W2(s). При тому ж припущенні передатну функцію замкненої цифрової системи знаходимо по аналогії з передатною функцією неперервної системи з виразу
Ф(z) = W(z)/[1+W(z)]. (3)
Для числового розрахунку передатної функції потрібно вибрати інтервал дискретизації T або частоту дискретизації wд, з якої значення T визначається часткою 2p/wд. Значення величини T вибирають в десятки разів меншою від практичної тривалості q перехідного процесу в неперервній системі, а частоту дискретизації вибирають 5-10 разів більшою від граничної частоти АЧХ замкненої неперервної системи.