
- •Автоматического
- •Управления
- •Конспект лекций
- •Тематика лекционных занятий
- •Содержание
- •Введение Классификация сау. Принципы автоматического управления
- •Классификация сау
- •Принципы автоматического управления
- •1.2.1. Принцип прямого управления (рис.В.2)
- •1.2.2. Принцип управления по возмущению (рис.В.3)
- •1.2.3. Принцип управления по отклонению (рис.В.4)
- •Вопросы и задания
- •1.1.1. Линеаризация дифференциальных уравнений
- •1.1.2. Формы записи линейных дифференциальных уравнений
- •1.1.3. Передаточная функция
- •1.1.4. Таблица преобразований Лапласа
- •1.1.5. Типовые воздействия и реакции на них
- •Вопросы и задания
- •1.2. Методы расчета переходных процессов, функции веса и построения графиков переходных процессов
- •Вопросы и задания
- •1.3. Частотные характеристики линейных сау
- •Вопросы и задания
- •1.4. Логарифмические амплитудно-частотые характеристики - лачх
- •Вопросы и задания
- •1.5. Типовые позиционные звенья сау
- •Вопросы и задания
- •1.6. Типовые дифференцирующие звенья сау
- •Вопросы и задания
- •1.7. Типовые интегрирующие звенья сау
- •Вопросы и задания
- •1.8. Структурные схемы сау и их преобразования
- •Вопросы и задания
- •1.9. Понятие об устойчивости сау. Прямые методы устойчивости. Критерий устойчивости Гурвица. Определение допустимых настроек сау
- •Вопросы и задания
- •1.10. Критерий устойчивости Михайлова. Определение допустимых настроек сау
- •Вопросы и задания
- •1.11. Критерий устойчивости Найквиста. И спользование лачх для оценки устойчивости сау
- •Вопросы и задания
- •1.12. Прямые показатели качества сау. Расчет ошибок регулирования. Статические и астатические сау
- •Расчеты статической ошибки εСт регулирования
- •Расчеты скоростной ошибки εСт регулирования
- •Выводы по расчетам статической и скоростной ошибок регулирования:
- •Вопросы и задания
- •1.13. Косвенные показатели качества сау и их связь с прямыми показателями качества. Использование лачх для оценки качества сау
- •Вопросы и задания
- •1.14. Типовые законы регулирования. Влияние
- •Вопросы и задания
- •1.15. Типовые законы регулирования. Влияние
- •Вопросы и задания
- •1.16. Типовые законы регулирования. Влияние
- •Вопросы и задания
- •1.17. Принципиальные электрические схемы типовых регуляторов
- •Вопросы и задания
- •1.18. Схемы корректирующих устройств на пассивных элементах
- •Вопросы и задания
- •1.19. Схемы корректирующих устройств на активных элементах
- •Вопросы и задания
- •1.20. Коррекция линейных сау с помощью местных обратных связей
- •Вопросы и задания
- •1.21. Пример судовой линейной сау
- •Вопросы и задания
- •1.22. Сущность процесса синтеза сау. Частотный метод синтеза линейных сау
- •Вопросы и задания
- •2. Сау со случайными сигналами
- •2.1. Типы случайных процессов и их характеристики
- •Вопросы и задания
- •2.2. Прохождение стационарного случайного сигнала через линейное звено
- •Рассмотрим пример расчета автокорреляционной функции и спектральной плотности для гармонического одночастотного сигнала х(t) со случайной фазой α (рис.2.3)
- •Вопросы и задания
- •2.3. Расчет ошибок регулирования в линейной сау при воздействии на нее полезного сигнала с помехой
- •Вопросы и задания
- •2.5. Пример судовой сау, отрабатывающей полезный сигнал с помехой
- •Вопросы и задания
- •3. Нелинейные сау
- •3.1. Определение нелинейных сау. Анализ нелинейных сау методом припасовывания
- •Вопросы и задания
- •3.2. Определение и свойства фазовых траекторий. Фазовые траектории линейных сау 2-го порядка
- •Вопросы и задания
- •3.3. Расчет фазовым методом нелинейной сау
- •Вопросы и задания
- •3.4. Расчет фазовым методом нелинейной сау
- •Вопросы и задания
- •3.5. Расчет фазовым методом нелинейной сау
- •Вопросы и задания
- •3.6. Нелинейная сау с переменной структурой
- •Вопросы и задания
- •3.7. Нелинейная сау со скользящим режимом
- •Вопросы и задания
- •3.8. Метод гармонической линеаризации. Коэффициенты гармонической линеаризации
- •Вопросы и задания
- •3.9. Исследование нелинейных сау методом гармонической линеаризации
- •Вопросы и задания
- •3.10. Устойчивость нелинейных сау
- •Вопросы и задания
- •Импульсные сау
- •4.1. Импульсные и цифровые сау. Виды модуляции непрерывных сигналов
- •Вопросы и задания
- •4.2. Схемы импульсных модуляторов
- •Вопросы и задания
- •4.3. Способы описания импульсных сигналов. Особенности соответствия оригиналов и изображений
- •Вопросы и задания
- •4.4. Дискретные передаточные функции звеньев
- •Числовой пример
- •Вопросы и задания
- •4.5. Дискретные передаточные функции разомкнутых и замкнутых импульсных сау
- •Числовой пример
- •Вопросы и задания
- •4.6. Методы расчета переходных процессов в импульсных сау
- •Вопросы и задания
- •4.7. Устойчивость импульсных сау
- •Примеры:
- •Вопросы и задания
- •4.8. Синтез корректирующих устройств и регуляторов импульсных сау
- •Вопросы и задания
- •4.9. Реализация микропроцессорных корректирующих устройств по заданным дискретным передаточным функциям
- •Вопросы и задания
- •4.10. Определение дискретных передаточных функций микропроцессорных устройств, реализующих работу непрерывных устройств
- •Вопросы и задания
- •5. Оптимальные сау
- •5.1. Постановка задач оптимального управления. Вариационные методы теории оптимальных сау
- •Основные формулы и теоремы вариационного исчисления
- •Вопросы и задания
- •5.2. Оптимальное управление дпт с независимым возбуждением при постоянном моменте сопротивления
- •Вопросы и задания
- •5.3. Оптимальное управление дпт с независимым возбуждением при ограничениях на частоту вращения и ток якоря
- •Вопросы и задания
- •5.4. Оптимальное управление дпт с независимым возбуждением при моменте сопротивления, зависящем от частоты вращения и времени
- •Вопросы и задания
- •5.5. Оптимальное управление дпт с независимым возбуждением при моменте сопротивления, зависящем от угла поворота вала
- •Вопросы и задания
- •5.6. Оптимальное управление асинхронным двигателем в установившемся режиме
- •Вопросы и задания
- •5.7. Оптимальное по минимуму расхода топлива управление движением судна
- •Вопросы и задания
- •5.8. Методы оптимального управления, основанные на принципе максимума Понтрягина
- •Вопросы и задания
- •5.9. Оптимальное управление объектом 2-го порядка при ограничении на величину сигнала управления
- •Вопросы и задания
- •5.10. Оптимальное управление синхронными генераторами электростанции по критерию устойчивости
- •Вопросы и задания
- •Вопросы и задания
- •6.2. Методы определения градиента целевой функции
- •Вопросы и задания
- •6.3. Организация рабочих операций в экстремальной сау
- •1. Градиентные методы
- •1. Не градиентные методы
- •Вопросы и задания
- •6.4. Пример экстремальной сау асинхронного электропривода по минимуму потребляемого тока
- •Вопросы и задания
- •6.5. Структура и принцип действия беспоисковых адаптивных сау
- •Вопросы и задания
- •Литература
Керченский государственный морской технологический университет
Кафедра электрооборудования судов и автоматизации производства
Н.М. Дворак
ТЕОРИЯ
Автоматического
Управления
Конспект лекций
для студентов специальности 7.092201 "Электрические системы
и комплексы транспортных средств"
по специализации 7.092201.02 "Эксплуатация судовых
автоматизированных систем"
Керчь - 2008 г
УДК 62-83-52 (075.8)
Дворак Н.М. Теория автоматического управления: Конспект лекций. – Керчь: КГМТУ, 2008. – с.
Рецензент: Голиков С.П., к.т.н., доц. каф. ЭСиАП КГМТУ
В конспекте лекций изложены принципы построения, анализа и синтеза систем автоматического управления основных типов: линейных, нелинейных, импульсных, оптимальных, адаптивных и систем со случайными сигналами.
Конспект лекций рассмотрен и одобрен на заседании
кафедры ЭСиАП КГМТУ, протокол № от
Конспект лекций рассмотрен и одобрен на учебно-методической
комиссии МФ КГМТУ, протокол № от
Конспект лекций утвержден на Ученом совете КГМТУ,
протокол № от
© Керченский государственный морской технологический университет
Тематика лекционных занятий
(выписка из рабочей программы дисциплины)
Наименование тем, краткое содержание материала. |
Час |
ВВЕДЕНИЕ. Общая характеристика и принципы построения САУ |
1 |
1.ЛИНЕЙНЫЕ САУ |
27 |
Математическое описание линейных САУ. Передаточная функция. Типовых воздействия |
2 |
Переходный процесс и функция веса |
2 |
Частотные характеристики САУ |
3 |
Типовые динамические звенья. Модели судовых объектов управления и регулирования |
4 |
Структурные схемы САУ и их преобразования. ПФ разомкнутых и замкнутых САУ |
2 |
Критерии устойчивости. Выделение областей устойчивости по параметрам настроек САУ |
4 |
Прямые и косвенные показатели качества САУ и их взаимосвязь. Ошибки регулирования |
2 |
Виды корректирующих устройств и регуляторов. Коррекция САУ обратными связями |
2 |
Влияние настроек стандартных регуляторов на показатели качества САУ |
4 |
Методы синтеза линейных САУ |
2 |
2.САУ СО СЛУЧАЙНЫМИ СИГНАЛАМИ |
6 |
Случайные сигналы в САУ. Характеристики случайных сигналов и процессов |
2 |
Прохождение стационарного случайного сигнала через линейное звено |
2 |
Расчет ошибок регулирования при воздействии на САУ полезного сигнала с помехой |
2 |
3.НЕЛИНЕЙНЫЕ САУ |
10 |
Определение нелинейных САУ. Анализ нелинейных САУ методом припасовывания |
1 |
Определение фазовых траекторий. Фазовые траектории линейных САУ 2-го порядка |
1 |
Расчет в фазовых переменных нелинейных САУ 1-го и 2-го порядков с различными реле |
3 |
Нелинейные САУ с переменной структурой и скользящим режимом |
2 |
Метод гармонической линеаризации и его применение при исследование нелинейных САУ |
2 |
Устойчивость нелинейных САУ |
1 |
4.ИМПУЛЬСНЫЕ САУ |
9 |
Импульсные и цифровые САУ. Виды модуляции. Типы импульсных элементов |
2 |
Способы математического описания импульсных сигналов |
2 |
Дискретные передаточные функции звеньев, разомкнутых и замкнутых импульсных САУ |
1 |
Методы расчета переходных процессов в импульсных САУ. Устойчивость импульсных САУ |
1 |
Синтез микропроцессорных корректирующих устройств и регуляторов импульсных САУ |
2 |
Определение дискретных передаточных функций для непрерывных устройств |
1 |
5.ОПТИМАЛЬНЫЕ САУ |
9 |
Постановка задач оптимального управления. Вариационные методы оптимальных САУ |
1 |
Оптимальные управления ДПТ с независимым возбуждением |
2 |
Оптимальное управление асинхронным двигателем в установившемся режиме |
1 |
Оптимальное по минимуму расхода топлива управление движением судна |
1 |
Методы оптимального управления, основанные на принципе максимума Понтрягина |
3 |
Оптимальное управление СГ электростанции по критерию устойчивости |
1 |
6.АДАПТИВНЫЕ САУ |
6 |
Поисковые адаптивные САУ |
4 |
Беспоисковые адаптивные САУ |
2 |
Итого: |
68 |
Общий объём дисциплины - 243 часа