1. Аналіз і синтез сак

ТАК вивчає два кола питань, а саме:

• аналіз САК.

• синтез САК.

Аналіз – це вивчення роботи САК у різних умовах експлуатації, вивчення характеристик уже існуючих САК.

Синтез – це створення САК, які задовольняють наперед заданим вимогам, тобто це розробка систем керування відповідно до поставлених завдань, розробка нових алгоритмів керування, реалізація алгоритмів керування у конкретних САК.

Більш простішою є завдання аналізу, тому що ми вже маємо певну систему й потрібно вивчити її роботу, зробити прогноз, як ця система поведе себе в тих чи інших умовах. Таке вивчення можна здійснити різними шляхами, а саме:

• безпосередньо на самій системі, шляхом вимірювання, експерименту;

• експериментально за допомогою фізичної моделі системи;

• теоретичним шляхом;

• шляхом математичного моделювання.

Кожен з методів має свої позитивні сторони і недоліки. Безпосереднє вивчення роботи системи, проведення експериментальних досліджень дає найбільш достовірний і точний результат. Проте ми не зможемо дослідити роботу системи в ряді режимів, особливо в режимах, близьких до аварійного, а ці режими при вивченні системи цікавлять нас найбільше. Самі експерименти із системою, як правило, досить затратні. Виконати повний цикл досліджень на деяких системах практично неможливо, як наприклад, ми не можемо досліджувати характеристики керування на працюючому ядерному реакторі, космічному кораблі чи зенітній ракеті.

Дешевше і більш повне вивчення може бути здійснене за допомогою фізичної моделі. Тут також є певні переваги і недоліки. Перевага полягає в тому, що фізична модель завжди спрощена й дешевша. Модель можна піддавати найрізноманітнішим випробуванням. Недоліками використання моделі є те, що модель треба створити, на що потрібні певні затрати часу, матеріальних і фінансових ресурсів. Крім того, модель завжди спрощена, не може дати відповідь на всі запитання.

Теоретичний шлях – найбільш повний і розвинутий. Він дозволяє виконати аналіз будь-якої системи в будь-яких режимах роботи. Він є самим дешевим, не потребує значних матеріальних витрат. Проте теоретичне вивчення САК потребує глибоких спеціальних знань і високої кваліфікації спеціаліста. Його можуть виконати тільки спеціалісти, які в достатній мірі вивчили властивості САК, принципи їх роботи і володіють сучасними методами аналізу.

Теорія автоматичного керування вивчає роботу САК теоретичним шляхом. Вона використовує передові досягнення сучасної науки, результати, одержані математиками протягом століть розвитку науки. Під час теоретичних досліджень використовуються й експериментальні дані, одержані на найрізноманітніших САК та їх моделях.

Мова математики, яка використовується під час теоретичного вивчення САК– це мова формул, графіків. Це мова, на якій людина може “спілкуватись” з системами навколишнього світу. Глибоко зрозуміти роботу технічних систем можна тільки на мові математики. Без математичних методів неможливо ні запроектувати складні системи керування, ні проаналізувати їх роботу в різних режимах.

Підготовка інженерів – електромеханіків передбачає вивчення математичних методів аналізу САК. Обмежений час вивчення предмету дозволяє вивчити тільки характеристики найбільш простих САК. У даному курсі вивчають тільки лінійні системи й методи їх аналізу. Проте, одержані знання є достатніми для подальшої самостійної роботи і вивчення особливостей роботи більш складних лінійних і нелінійних систем.

Найбільш важливими завдання аналізу САК є:

• визначення, наскільки стійкою є система керування, яким є запас її стійкості;

• розрахунок точності керування і виявлення факторів, які на неї впливають;

• аналіз роботи системи в перехідних режимах роботи.

Детальна характеристика цих завдань була розглянута в попередньому параграфі.