Динамическая система.

Объектом исследования в ТАР и ТАУ является динамическая система.

В широком смысле - это абстрактный образ реальной системы в виде ее математической модели. Процессы в такой модели определяются только структурой, параметрами, воздействиями и начальными условиями. Это позволяет отображать процессы различной физической природы (механика, гидравлика, электротехника, термодинамика, аэродинамика,) с единых позиций.

Воздействия.

Под воздействиями понимаются физические причины в виде сигналов, сил, моментов, вызывающие изменение состояния системы. Они могут быть управляющими (полезными) и возмущающими (вредными).

Управляющие воздействия направлены на достижение цели управления; возмущающие воздействия препятствуют достижению этой цели. Возмущающие воздействия могут генерироваться и элементами системы («шумы» элементов).

Состояние системы

Это понятие наиболее строго раскрывается в современной теории управления.

Состояние динамической системы однозначно определяется в каждый момент времени минимально-необходимым количеством независимых внутренних переменных, связанных уравнениями законов физики явлений в элементах системы. Данные переменные в современной теории управления называют переменными состояния, фазовыми координатами. В механике их называют обобщенными координатами.

Изменение этих переменных связывают с понятием - движение системы. Обобщенная модель системы имеет вид Рис.1.1.,где

управляющие воздействия; возмущающие воздействия;

переменные состояния; выходные переменные.

Такой образ системы называют "черным ящиком", имея в виду то, внутренние переменные, в отличие от внешних переменных скрыты от наблюдения.

Применение такой обобщенной модели соответствует определению понятия - динамическая система в узком смысле.

Согласно этому понятию, динамическая система - это любая система, состояние которой характеризуется совокупностью фазовых координат (переменных состояния) в каждый момент времени, причем задание этих

координат в какой - то момент времени полностью определяет их значения в любой другой момент времени.

Системы автоматического регулирования (сар)

Для удобства изучения и проектирования, САР принято классифицировать, в соответствии со следующими признаками:

• по цели регулирования (системы стабилизации, программного регулирования, следящие системы);

• по принципам регулирования (замкнутые, разомкнутые, с комбинированным управлением);

• по характеру сигналов управления (непрерывные, дискретные);

• по количеству входных и выходных воздействий (одномерные, многомерные);

• по типу математических моделей (линейные стационарные, линейные нестационарные, нелинейные стационарные и нестационарные)

В первой части дисциплины рассматриваются непрерывные стационарные линейные системы.

Классификация по цели регулирования определяется типом и способом формирования входного воздействия системы

Системы стабилизации обеспечивают поддержание равенство выходных переменных постоянным значениям входных воздействий.

Примерами являются:

- система, обеспечивающая стабильное положение оси телескопа, направленного на удаленный космический объект и расположенная на КЛА (астроориентаторы КЛА);

- гироплатформа ЛА, сохраняющая ориентацию «невращаемой» системы координат ЛА, относительно которой измеряются углы курса, тангажа и крена ЛА;

- система стабилизации скорости вращения бортового генератора, обеспечивающая постоянство частоты напряжения бортовой сети ЛА,

-электронные стабилизатор уровня напряжения блоков питания приборов,

системы гиростабилизации бортовых систем наведения( их «развязки» от движения основания (системы с применением гироскопов).

Системы с программным управлением обеспечивают воспроизведение (отслеживание) программного входного воздействия, формируемого специальным задатчиком сигнала управления. Например:

- система управления программным траекторным движением баллистической ракеты и ракеты-носителя,

- системы наведения наземных телескопов для грубого сопровождения спутников, находящихся на стационарных орбитах,

- станки, работающие по «копиру»

Следящие системы -обеспечивают воспроизведение входного воздействия, являющегося заранее неизвестной функцией времени, определяемой некоторым внешним по отношению к данной системе процессом (например взаимным перемещением цели и ЛА).

Последний класс систем является наиболее общим ( предыдущие системы можно рассматривать, как частные случаи следящей системы) и поэтому при изучении САР представляет наибольший интерес.

Рассмотрим классификацию САР по второму признаку - по