
- •1. Понятие об автоматическом управлении. Классификация сау.
- •1. Управление технологическим процессом. Регулирование.
- •1.1 Понятия управления и регулирования технологическим процессом
- •1.2 Объект регулирования
- •2. Дайте характеристику понятиям “управление” и “регулирование”.
- •3. Что такое объект регулирования и какие переменные характеризуют его состояние?
- •4. Назовите основные принципы регулирования и дайте их сравнительную оценку.
- •1.3 Основные принципы регулирования
- •Вопросы 5-7 общая часть:
- •5. Что такое линеаризация характеристики звена системы регулирования? в чем её польза? При выполнении каких условий она допустима?
- •6. Дифференциальное уравнение системы. Поясните суть стандартной формы дифференциального уравнения системы регулирования
- •7. Структурные схемы. Основные элементы структурных схем. Правила преобразования структурных схем.
- •1. Последовательное включение
- •8. Структурные схемы и передаточные функции многозвенных систем регулирования.
- •9. Передаточные функции сау. Передаточная функция динамического звена.
- •10. Перечислите основные виды типовых входных воздействий на систему регулирования.
- •11. Линеаризация системы автоматического управления.
- •12. Временные характеристики динамических звеньев сау.
- •13. Частотная передаточная функция и частотные характеристики. Частотные характеристики сау. Частотные характеристики динамического звена
- •14. Поясните и обоснуйте преимущества логарифмических частотных характеристик.
- •15. Типовые звенья сау. Статическое звено, Апериодическое звено первого и второго порядков, колебательное.
- •16. Типовые звенья сау. Дифференцирующие звенья (идеальное и реальное).
- •17. Типовые звенья сау. Интегрирующие звенья (идеальное и реальное).
- •18. Общий метод составления дифференциальных уравнений и передаточные функции систем автоматического управления.
- •19. Получение передаточной функции и частотных характеристик сау по передаточным функциям и частотным характеристикам её звеньев.
- •1) Последовательное соединение
- •2) Параллельное соединение
- •20. Устойчивость линейных сау. Понятие об устойчивости.
- •21. Что такое критерий устойчивости?
- •22. Критерии устойчивости. Критерий Гурвица и критерий Рауса.
- •Критерий устойчивости Гурвица
- •Уравнение пятого порядка
- •Критерий устойчивости Рауса
- •23. Критерии устойчивости критерий Найквиста.
- •Критерий устойчивости Найквиста
- •24. Критерии устойчивости критерий Михайлова.
- •Критерий устойчивости Михайлова
- •25. Статический режим систем автоматического управления. Понятие статического и стационарного режима. Статизм.
- •26. Статический режим систем автоматического управления. Способы устранения статического отклонения.
- •Переходные процессы в статических и астатических сар
- •Различие статических и астатических сар по отношению к задающим и возмущающим воздействиям
- •27. Методы оценки качества управления, показатели качества управления.
- •Прямые показатели качества переходных процессов системы автоматического управления
- •Прямые показатели качества переходных процессов сау по задающему воздействию
- •Корневые методы оценки качества управления
- •Частотные оценки качества процесса регулирования
- •Связь между прямыми и частотными оценками качества
- •28. Качество переходных процессов. Понятие качества переходных процессов. Использование переходной характеристики.
- •Прямые показатели качества переходных процессов системы автоматического управления
- •Прямые показатели качества переходных процессов сау по задающему воздействию
- •29. Построение областей устойчивости в плоскости параметров системы автоматического управления. D–разбиение. Выделение областей устойчивости
- •Построение областей устойчивости в плоскости параметров системы автоматического управления. D–разбиение.
- •Понятие о d–разбиении
- •30. Синтез линейных систем автоматического регулироования, Желаемые лачх системы автоматического управления. Желаемые лачх системы автоматического управления
- •Синтез линейных систем автоматического регулирования
- •Этапы синтеза:
- •31. Синтез методом логарифмических частотных характеристик. Лачх и лфчх тдз и систем (метод Солодовникова).
- •Этапы синтеза:
- •Синтез методом логарифмических частотных характеристик. Лачх и лфчх тдз и систем.
- •32. Качество переходных процессов. Частотные оценки качества процесса регулирования.
- •Прямые показатели качества переходных процессов системы автоматического управления
- •Частотные оценки качества процесса регулирования
- •Связь между прямыми и частотными оценками качества
- •33. Коррекция динамических свойств сау. Последовательные корректирующие звенья.
- •Последовательные корректирующие устройства
- •Введение в закон регулирования интеграла.
- •34. Коррекция динамических свойств сау. Жёсткие обратные связи.
- •Параллельные корректирующие устройства
- •Обратные связи
- •Достоинства параллельных корректирующих устройств:
- •Недостатки параллельных корректирующих устройств:
- •35. Коррекция динамических свойств сау. Гибкие обратные связи.
- •Параллельные корректирующие устройства
- •Обратные связи
- •Гибкие обратные связи и их влияние на динамические свойства системы
- •Достоинства параллельных корректирующих устройств:
- •Недостатки параллельных корректирующих устройств:
- •36. Сопоставьте достоинства и недостатки типовых п-, и- и пи-регуляторов. Типовые регуляторы
- •Пропорциональный (п-) регулятор.
- •Интегральный (и-) регулятор.
- •Пропорционально-интегральный (пи-) регулятор.
- •37. Что такое стандартные настройки регуляторов? Стандартные настройки
- •38. Как, пользуясь правилами стандартных настроек, выбрать параметры пи-регулятора?
- •39. Какие элементы системы автоматического регулирования могут выбираться при синтезе?
- •Этапы синтеза:
- •40. В каком порядке осуществляется выбор корректирующих устройств методом лчх?
8. Структурные схемы и передаточные функции многозвенных систем регулирования.
Стандартная форму дифференциального уравнения системы регулирования:
(2.3)
Здесь
;
.
Многочлен, стоящий в скобках при выходной переменной y, принято называть собственным (характеристическим) оператором, а при входной величине x – входным оператором, или оператором воздействия. Коэффициенты , имеющие размерность времени, называют постоянными времени.
Передаточная функция
Важной, очень удобной в практических
приложениях характеристикой, компактно
описывающей динамические свойства
звена (или системы), является передаточная
функция звена (или системы), определяемая
как отношение изображений выходной
переменной
ко входной
,
взятое при нулевых начальных условиях:
В частности, для системы регулирования, описываемой уравнением (2.3), можно записать выражение для изображения выходной переменной:
Здесь
и
–
передаточные функции системы регулирования
по каналам «входной сигнал
– выходная переменная
»
и «возмущение
– выходная переменная
».
Напомним, что уравнения (2.1) и (2.2) адекватны
только при нулевых начальных условиях.
В действительности, кроме управляющего входного воздействия, всякая реальная система подвержена различным возмущающим воздействиям (колебания нагрузки, нестабильность характеристик элементов, помехи и т.д.), которые могут поступать в систему в любом месте. Для учёта их влияния нужно уметь при помощи структурной схемы устанавливать зависимости между этими возмущениями и изменениями управляемой (выходной) величины системы.
Рассмотрим структурную схему системы автоматического управления, изображённую на рис. 7.5. Прямая цепь системы состоит из последовательно включенных звеньев направленного действия с передаточными функциями G1(p), G2(p), G3(p). На входы двух последних звеньев поступают возмущающие воздействия F1(p) и F2(p), суммирующиеся с соответствующими выходными величинами предыдущих звеньев. Кроме того, возмущение F3(p) действует непосредственно на выходную величину системы, что обозначено на схеме специальным элементом суммирования. При этом принципиально важно, что место приложения возмущения F3(p) охвачено обратной связью, т.е. на звено с передаточной функцией Z(p) поступает выходная величина системы уже с учётом действия F3(p). В противном случае никакого эффекта регулирования не было бы, так как управляемая величина системы, искажённая влиянием возмущающего действия, не корректировалась бы обратной связью.
Рис.4.5. Структурная схема системы автоматического управления
Из структурной схемы (рис.7.5) видно, что возмущающие воздействия F2 (p), F3(p) поступают на входы звеньев прямой цепи системы не непосредственно, а через дополнительные звенья с передаточными функциями Gf2(p), Gf3 (p), которые отражают характер зависимости данной величины системы от конкретного возмущающего действия.
В силу линейности рассматриваемой системы управления к ней применим принцип наложения, дающий возможность определить общую реакцию системы (изменение выходной величины) как сумму частных реакций от каждого из внешних воздействий в отдельности.
Положим Xвх (р)=0, F2 (p)=0, F3 (p)=0 и определим зависимость Хвых (р) от F1 (p).
Полученный результат можно обобщить в виде следующего правила: операторное изображение выходной величины системы равняется дроби, числитель которой есть произведение изображения внешнего воздействия на передаточные функции звеньев, включенных последовательно между точкой приложения воздействия и выходом системы, а знаменатель – увеличенная на единицу передаточная функция разомкнутой системы.
Аналогичным путём получим выражения и для остальных внешних воздействий:
При одновременном воздействии всех возмущений результирующие значение Хвых(р) определится как сумма полученных значений, что может быть записано следующим образом:
Если исходная структурная схема многоконтурная и содержит перекрёстные связи, то для её свёртывания к одноконтурной приходится применять, кроме трех главных правил, вспомогательные правила структурных преобразований, представленных в таблице 7.2.
Таблица.7.2. Правила преобразования структурных и линейных систем