1. Основные понятия теории автоматического управления. (Понятие об управлении. Роль информации в управлении. Объекты автоматического управления. Задачи теории автоматического управления.).

• Понятие об управлении. Роль информации в управлении.

Кибернетика – наука об управлении (связи) в живой и неживой природе.

Основа кибернетики – информация.

Процесс управления – процесс переработки информации.

Управлением называется создание условий, обеспечивающих требуемое протекание процесса, приводящего заданные объекты в состояние, отвечающие заданным целям.

Управление направлено на достижение определённой цели.

Агрегат, машинные аппараты, комплексы машин и т.д., в которых протекает процесс, подлежащий управлению, называется объект управления.

Процесс управления состоит из:

1. Получение информации о целях управления.

2. Получение информации о результатах управления.

3. Анализ полученной информации и выработки управленческих решений.

4. Исполнение принятых решений.

Для реализации этого процесса управления необходимо иметь:

1. Источник информации о целях управления.

2. Источник информации о результатах управления.

3. Устройство для анализа полученной информации, выработки соответствующих решений.

4. Устройство для реализации принятых решений.

▲ Если реализация всех элементов процесса управления (регулирования) осуществляется специально созданным техническим устройством без непосредственно участия человека – автоматическое управление.

▲ Если реализация всех элементов процессов управления осуществляется человеком – ручное управление.

▲ Когда управление осуществляется совместными действиями технических устройств и человека – автоматизированное управление.

▲ Автоматическим регулированием называется поддержание постоянной или изменение по заданному закону некоторой (-ых) величины (-ин), характеризующей (-их) процесс.

▲ Автоматическое управление – автоматическое осуществление совокупности действий, выбранного из множества возможных и направленных на поддержание или улучшение функционирования управления объекта в соответствии с целью управления.

▲ Управляющее устройство (УУ) – автоматически действующие устройство, предназначение для реализации процесса управления (регулирования). ОУ + УУ = САУ

ОУ + УР = САР

• Объекты автоматического управления.

- векторный параметр, характеризующий состояние ОУ

-вектор управляющих параметров (выходные параметры) размер

-вектор внешних воздействий (входные параметры)

- вектор управляющих воздействий.

- вектор задающих воздействий, определяющих требуемое значение изменения вектора .

– вектор возмущающих воздействий.

f₁(t) – нагрузка – внешнее воздействие, приложенное к ОУ, независящее от устройства управление и является причиной изменения рабочего объекта.

f₂(t) – помехи – внешнее воздействие на отдельные устройства ОУ и УУ, не содержащее информации, необходимой для управления.

В общем случае:

Рассмотрим: , :

если n_y = n_U = 1, то такой ОУ называется одномерным или односвязанным;

если n_y ≥2 или n_U ≥2, то такой ОУ называется многомерным;

если y_i = f(U_j), то такой ОУ называется многосвязным. ; .

Правило (функциональная зависимость) в соответствии с которой устройство управления (УУ) формирует управляющее воздействие называется законом управления.

Если вектор и не зависят от времени, то ОУ находится в статике, иначе – в динамике.

ОУ с сосредоточенными параметрами – это такой ОУ, у которого любые характеристики постоянны по геометрическим координатам.

Если ОУ находится в статике: , то такая зависимость называется статической.

О У могут быть устойчивыми, неустойчивыми и нейтральными.

О У устойчив, если после кратковременного внешнего воздействия, он с течением времени возвращается в исходное состояние.

О У неустойчив, если после кратковременного внешнего воздействия, он не возвращается к исходному состоянию равновесия, удаляясь от него.

ОУ нейтрален, если после кратковременного внешнего воздействия, он переходит в новое состояние равновесия.

ОУ может быть устойчив в малом и большом.

Если «большое» кратковременное воздействие и ОУ остаётся устойчив, то устойчив в большом.

Если «большое» кратковременное воздействие и ОУ остаётся неустойчив, то устойчив в малом.

• Принципы автоматического управления.

может формироваться двумя путями:

1. если вырабатывается на основе следующей информации;

а) цели управления;

б) характеристиках ОУ;

в) величине , говорят, что используется принцип управления по возмущению.

2. если вырабатывается на основе следующей информации;

а) цели управления;

б) характеристиках ОУ;

в) о результатах управления , говорят, что используется принцип управления по отклонению (замкнутая система, система с обратной связью).

= - – векторное отклонение (векторная ошибка)

= = - – векторное отклонение (векторная ошибка)

1. Разомкнутые системы:

«+»: очень простые в описании и конструктивно;

не возникает автоколебаний;

«-»: необходимо следить за всем вектором ;

надо знать влияние каждого компонента вектора на вектор ;

жесткие условия на ОУ и УУ.

2. Замкнутые системы:

«+»: не надо следить за вектором ;

нет жестких условий к работе ОУ и УУ;

более устойчива.

«-»: трудны в описании и конструктивно;

возможны автоколебания;

необходимо точное определение вектора ;

если =0, то управление нет, то есть не

знаем результата.

Подача информации от вектора к вектору называется обратной связью.

За основу берётся замкнутая система с её «+», а потом уже используется информационный вектор , воздействие которого известно.

Задачи теории автоматического управления.

1. Анализ - исследование существующих.

2. Синтез - создание новых.