92

Казанский НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ технический университет им. а.н. туполева кафедра автоматизированных систем обработки информации и управления

ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ

Конспект лекций

Барков И.А.

Казань 20.10.2011

Введение 4

Лекция 1. От классических задач регулирования к интеллектуальному управлению 4

1.1. Основные определения 4

1.2. Эволюция задач и методов управления 4

Часть 1. Классическая теория автоматического управления 7

Лекция 2. Основные принципы автоматического управления 7

2.1. Общие понятия 7

2.2. Фундаментальные принципы управления 8

2.2.1. Принцип разомкнутого управления 8

2.2.2. Принцип компенсации 10

2.2.3. Принцип обратной связи 11

Контрольные вопросы 13

   Лекция 3. Статический режим САУ 13

2.1. Общие понятия 13

2.2. Статические характеристики 15

2.3. Статическое и астатическое регулирование 16

Контрольные вопросы 18

Лекция 3. Динамический режим САУ 19

3.1. Динамический режим САУ. Уравнение динамики 19

3.2. Линеаризация уравнения динамики 20

3.3. Передаточная функция 22

3.4. Элементарные динамические звенья 23

Контрольные вопросы 23

Лекция 4. Структурные схемы САУ 24

4.1. Эквивалентные преобразования структурных схем 24

4.2. Система автоматического регулирования напряжения генератора постоянного тока 29

4.3. Модель САР «Перевернутый маятник» 31

Контрольные вопросы 31

Лекция 5. Временные характеристики 32

5.1. Понятие временных характеристик 32

5.2. Переходные характеристики элементарных звеньев 33

5.2.1. Безынерционное (пропорциональное, усилительное) звено 33

5.2.2. Интегрирующее (астатическое) звено 34

5.2.3. Инерционное звено первого порядка (апериодическое) 34

5.2.4. Инерционные звенья второго порядка 35

5.2.5. Дифференцирующее звено 36

Контрольные вопросы 37

Лекция 6. Частотные характеристики 37

6.1. Понятие частотных характеристик 37

6.2. Частотные характеристики типовых звеньев 40

6.2.1. Безынерционное звено 40

6.2.2. Интегрирующее звено 41

6.2.3. Апериодическое звено 42

6.2.4. Инерционные звенья второго порядка 43

6.2.5. Правила построения частотных характеристик элементарных звеньев 44

Лекция 7. Частотные характеристики разомкнутых САУ 45

7.1. Частотные характеристики разомкнутых одноконтурных САУ 45

7.2. Законы регулирования 48

Контрольные вопросы 49

Лекция 8. Алгебраические критерии устойчивости 50

8.1. Понятие устойчивости системы 50

8.2. Алгебраические критерии устойчивости 53

8.2.1. Необходимое условие устойчивости 53

8.2.1. Критерий Рауса 53

8.2.2. Критерий Гурвица 54

Контрольные вопросы 55

Лекция 9. Частотные критерии устойчивости 55

9.1. Принцип аргумента 55

9.2. Критерий устойчивости Михайлова 57

9.3. Критерий устойчивости Найквиста 57

Контрольные вопросы 60

Лекция 10. Запас устойчивости 60

10.1. Понятие структурной устойчивости 60

10.2. Понятие запаса устойчивости 61

10.3. Анализ устойчивости по логарифмической частотной характеристике 63

Контрольные вопросы 64

Лекция 11. D-разбиение. Качество САУ 64

11.1. Теоретическое обоснование метода D-разбиений 64

11.2. D-разбиение по одному параметру 66

11.3. Прямые методы оценки качества управления 67

11.3.1. Оценка переходного процесса при ступенчатом воздействии. 67

11.3.2. Оценка качества управления при периодических возмущениях 68

Контрольные вопросы 69

Лекция 12. Корневой и интегральный методы оценки качества САУ 69

12.1. Корневой метод оценки качества управления 69

12.2. Интегральные критерии качества 72

Контрольные вопросы 75

Лекция 13. Частотные методы оценки качества 75

13.1. Теоретическое обоснование 75

13.2. Основные соотношения между ВЧХ и переходной характеристикой 76

13.3. Метод трапеций 77

Контрольные вопросы 80

Лекция 14. Синтез САУ 80

14.1. Синтез САУ 80

14.1.1. Включение корректирующих устройств 80

14.1.2. Синтез корректирующих устройств. 82

14.2. Коррекция свойств САУ изменением параметров звеньев 83

14.2.1. Изменение коэффициента передачи 83

14.2.2. Изменение постоянной времени звена САУ 84

Контрольные вопросы 86

Лекция 15. Включение корректирующих звеньев 86

15.1. Коррекция свойств САУ включением последовательных корректирующих звеньев 86

15.1.1. Включение интегрирующего звена в статическую САУ 86

15.1.2. Включение апериодического звена 87

15.1.3. Включение форсирующего звена 88

15.1.4. Включение звена со сложной передаточной функцией 88

15.2. Последовательная коррекция по задающему воздействию 89

15.3. Коррекция с использованием неединичной обратной связи 90

15.4. Компенсация возмущающего воздействия 91

Контрольные вопросы 91