Основы автоматического управления Конспект лекций

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ САУ 8

1.1. Основные понятия и определения 8

1.2. Структура САУ 11

1.3. Классификация САУ 14

2. МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ САУ 21

2.1. Особенности передаточных свойств элементов САУ 21

2.2. Характеристики воздействий и сигналов в САУ 21

2.3. Статические характеристики элементов 25

2.4. Динамические характеристики элементов САУ 28

2.4.1. Обыкновенное дифференциальное уравнение 28

2.4.2. Временные характеристики 31

2.4.3. Передаточная функция 32

2.4.4. Частотные характеристики 33

2.4.5. Пример определения статических и динамических характеристик элемента САУ 36

3. ХАРАКТЕРИСТИКИ И МОДЕЛИ ТИПОВЫХ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗВЕНЬЕВ САУ 41

3.1. Что такое типовые динамические звенья? 41

3.2. Классификация типовых динамических звеньев 41

3.3. Приближенные динамические модели инерционных статических объектов управления 45

4. АЛГОРИТМИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ЗАМКНУТЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ИХ ПЕРЕДАТОЧНЫХ СВОЙСТВ 47

4.1. Пример составления алгоритмической схемы САУ 47

4.2. Правила преобразования алгоритмических схем 47

4.3. Передаточные функции типовой одноконтурной САУ 54

4.4. Типовые алгоритмы управления в линейных САУ 55

4.5. Методы моделирования САУ на ЦВМ 58

5. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИНЕЙНЫХ САУ 61

5.1. Что такое устойчивость САУ? 61

5.2. Общее математическое условие устойчивости 62

5.3. Критерии устойчивости САУ 65

5.4. Области устойчивости САУ 67

5.5. Влияние структуры и параметров САУ на устойчивость 68

6. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА УПРАВЛЕНИЯ САУ 72

6.1. Понятие и показатели качества управления САУ 72

6.1.1. Показатели качества управления САУ в статическом режиме 73

6.1.2. Показатели качества управления САУ в установившемся динамическом режиме 74

6.1.3. Показатели качества управления САУ в переходном режиме 75

6.2. Интегральные показатели качества управления САУ 80

7. СИНТЕЗ ЛИНЕЙНЫХ САУ 82

7.1. Основные понятия синтеза САУ 82

7.2. Общие принципы синтеза алгоритмической структуры САУ 83

7.3. Определение алгоритмической структуры и настроечных параметров регуляторов САУ с инерционными статическими объектами управления 86

7.4. Синтез многоконтурной САУ подчиненного регулирования 90

ВВЕДЕНИЕ

Что такое теория автоматического управления?

Понятие ТАУ аккумулирует входящие в ее название термины:

• теория – совокупность знаний, позволяющих при определенных условиях получать достоверный результат

• управление – воздействие, оказываемое на объект, для достижения определенной цели;

• автоматическое управление – управление без вмешательства человека с помощью технических средств.

Поэтому

ТАУ – совокупность знаний, позволяющих создавать и вводить в действие автоматические системы управления технологическими процессами с заданными характеристиками.

Что является объектом, предметом и целью изучения ТАУ?

Объект изучения ТАУ –система управления (САУ).

Предмет изучения ТАУ – процессы, протекающие в САУ.

Цель изучения ТАУ – учет приобретенных знаний в практической деятельности при проектировании, производстве, монтаже, наладке и эксплуатации САУ.

Основной метод исследования в ТАУ.

При изучении процессов управления в ТАУ абстрагируются от физических и конструктивных особенностей САУ и вместо реальных САУ рассматривают их адекватные математические модели. Поэтому основным методом исследования в ТАУ является математическое моделирование.

Место ТАУ среди других наук.

ТАУ вместе с теорией функционирования элементов систем управления (датчиков, регуляторов, исполнительных механизмов) образует более широкую отрасль науки – автоматику. Автоматика, в свою очередь, является одним из разделов технической кибернетики. Техническая кибернетика изучает сложные автоматизированные системы управления технологическими процессами (САУТП) и предприятиями (САУП), построенными с использованием управляющих электронных вычислительных машин.