TAU_1 / Новая папка / Общие понятия ТАУ

Основные определения и понятия

1. Управление – это направленное воздействие на объект, обеспечивающее его функционирование в соответствии с заданной целью управления.

2. Система – соединение элементов и устройств в структуру определённого функционального назначения.

3. Система управления – это соединение элементов в структуру, обладающую заданными свойствами.

4. В общем случае любая система управления представлена двумя функциональными элементами: объектом управления ОУ и управляющим устройством УУ.

5. Объект управления – это устройство или процесс, подлежащий управлению.

Объект управления в технике – это совокупность технических средств (машин, орудий труда и т.д.), выполняющих данный процесс (некоторую рабочую операцию).

6. Управляющее устройство - это совокупность технических средств, формирующих процесс управления.

7. Величины, выражающие влияние внешних сил на объект управления, называются воздействиями. Воздействия, вырабатываемые управляющим устройством, называются управляющими. Неконтролируемые воздействия среды (независящие от управляющего устройства) называются возмущениями. Воздействие, которое определяет цель управления, называется задающим. Величины, по которым ведётся управление, называются управляемыми или регулируемыми.

8. Совокупность материальных элементов, автоматически взаимодействующих между собой в процессе функционирования и выполняющая заранее поставленную цель, называется системой автоматического управления.

9. Под автоматическим управлением понимается автоматическое осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании определённой информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления.

10. Система, в которой выходной сигнал не подаётся на управляющее устройство, называется разомкнутой. Система, в которой происходит измерение выходной переменной и сравнение её с заданным значением, называется замкнутой. Измеренное значение выхода называют сигналом обратной связи.

11. Общая функциональная схема определяет назначение элементов и последовательность их соединения между собой.

12. Звено направленного действия – это звено, передающее воздействие только в одном направлении со входа на выход.

13. Структурная схема – это схема, где каждой математической операции преобразования сигнала соответствует определённое звено.

14. Преобразованием Лапласа называют соотношение вида ,

ставящее функции вещественного переменного в соответствие функцию комплексного переменного ().

15. Комплексной передаточной функцией (ПФ) системы называется отношение изображения по Лапласу выходного сигнала к изображению по Лапласа входного сигнала при нулевых начальных условиях.

16. Значения , при которых ПФ обращается в нуль, называются нулями ПФ. Значения , при которых ПФ обращается в бесконечность, называются полюсами ПФ.

17. Основная формула вычисления оригинала функции по его изображению

18. Передаточная функция последовательного соединения звеньев равна произведению передаточных функций отдельных звеньев.

19. Передаточная функция параллельного соединения звеньев равна сумме передаточных функций отдельных элементов.

20. Прямая цепь - это участок цепи по ходу сигнала от точки приложения до точки съёма сигнала. Разомкнутая цепь - это участок цепи по ходу сигнала от точки приложения до точки размыкания. Размыкание цепи проводится перед сумматором, на который поступает воздействие.

21. Передаточная функция замкнутой системы с отрицательной обратной связью (ООС) равна передаточной функции прямой цепи, делённой на 1 плюс произведение передаточных функций прямой и обратной цепи.

22. Замкнутую систему называют одноконтурной, если при её размыкании в какой-либо точке получается цепочка из последовательно соединенных звеньев или цепь, не содержащая параллельных и обратных связей.

23. Единичный мгновенный импульс – это математическая идеализация предельно короткого импульсного сигнала с бесконечно большой высотой () и бесконечно малой шириной (0), но площадь которого равна 1.

24. Импульсная переходная (весовая) функция - реакция системы на единичный мгновенный импульс при нулевых начальных условиях.

25. Единичное ступенчатое воздействие – это воздействие, которое мгновенно возрастает от нуля до единицы и далее остаётся постоянным.

26. Переходная функция - реакция системы на единичное ступенчатое воздействие при нулевых начальных условиях.

27. Частотные характеристики – реакция системы на гармоническое воздействие в установившемся режиме.

28. Комплексно-значную функцию от действительной переменной , устанавливающую связь между спектрами выходного сигнала и входного воздействия, называют частотной передаточной функцией, а её графическое изображение амплитудо-фазочастотной характеристикой (АФЧХ).

29. Кривая, представляющая собой геометрическое место точек при изменении частоты от 0 до , называется годографом или АФЧХ.

30. Комплексно-значная функция может быть построена в декартовых и полярных координатах, т. е. её можно представить в виде

31. -действительная частотная функция; - мнимая частотная функция (МЧХ); - модуль - называют амплитудно-частотной функцией (АЧХ); - аргумент - называют фазочастотной функцией (ФЧХ).

32. Замкнутую систему называют многоконтурной, если при её размыкании получается цепь, содержащая параллельные, обратные и перекрещивающиеся связи, т.е. система содержит произвольное число связанных между собой контуров.

33. Если контур обратной или параллельной связи охватывает участок цепи, содержащий начало или конец другой цепи, то такая система имеет перекрёстные связи.

34. Звенья, передаточные функции которых имеют вид простых множителей или простых дробей, называют типовыми (элементарными).

35. Типовые звенья делят на простейшие (пропорциональное, интегрирующее, дифференцирующее); звенья первого порядка (апериодическое, форсирующее); звенья второго порядка (колебательное).

36. Разность между входным и выходным сигналом называется ошибкой системы.

37. Требования к системе управления при её анализе формируются по трём основным направлениям:

• анализ устойчивости системы - нахождение необходимых и достаточных условий затухания переходного процесса.(Требование устойчивости системы гарантирует затухание переходного процесса, а некоторый запас устойчивости обеспечивает нормальное функционирование системы);

• анализ точности в установившемся режиме - изучение поведения системы в установившемся режиме. Количественно определяется величиной ошибки при различных воздействиях. Зависит от структуры системы (ПФ) и вида воздействия;

• анализ качества переходного процесса - изучение поведения системы в переходном режиме, характеризуется тем, на сколько процесс управления близок к желаемому количественно, определяется критериями качества, которые выбираются в соответствии с целью управления.

38. Устойчивость – это способность системы возвращаться в исходный или близкий к нему установившийся режим после выхода из него в результате какого-либо воздействия.

39. Устойчивая система – это динамическая система, обладающая ограниченной реакцией на ограниченный входной сигнал.

40. Для того чтобы система была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы все корни характеристического полинома лежали слева от мнимой оси плоскости корней.

41. Критерии, которые позволяют судить об устойчивости системы с помощью алгебраических процедур над коэффициентами характеристического уравнения, называют алгебраическими, по виду частотных характеристик системы - частотными.

42. Необходимым условием устойчивости системы является положительность всех коэффициентов характеристического уравнения, т.е. .

43. Для систем первого и второго порядка необходимое условие устойчивости является и достаточным.

44. Определитель Гурвица - по диагонали от левого верхнего до правого нижнего углов вписываются все коэффициенты по порядку от до . Каждая строка дополняется коэффициентами с возрастающими индексами слева направо так, чтобы чередовались строки с нечётными и чётными индексами.

45. Критерий Гурвица. Для того чтобы система была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы все определители данной системы были положительными при , т.е. .

46. Критерий Михайлова.(1) Для того чтобы система управления была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы годограф , начинаясь на действительной положительной полуоси, при изменении частоты от 0 до огибал начало координат против часовой стрелки, проходя последовательно квадрантов, где - порядок характеристического уравнения.

47. Критерий Михайлова (2)Для того чтобы система была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы вещественная и мнимая функции Михайлова, приравненные к нулю, имели действительные и перемежающиеся корни, причём общее число корней равно порядку характеристического уравнения.

Условие перемежаемости частот позволяет отказаться от построения кривой Михайлова.

48. Критерий Найквиста позволяет судить об устойчивости замкнутой системы по виду амплитудно-фазовой характеристики разомкнутой системы.

49. Критерий Найквиста для устойчивых в разомкнутом состоянии систем. Если разомкнутая система устойчива, то для того, чтобы замкнутая система была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы при изменении частоты от 0 до годограф разомкнутой системы не охватывал критическую точку в положительном направлении (против часовой стрелки).

50. Критерий Найквиста для неустойчивых в разомкнутом состоянии систем. Если разомкнутая система неустойчива, то для того, чтобы замкнутая система была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы при изменении частоты от 0 до годограф разомкнутой системы охватывал критическую точку в положительном направлении l/2 раз, где l — число правых корней характеристического уравнения разомкнутой системы.

51. Правила переходов: переход характеристики ) через отрезок вещественной отрицательной полуоси левее критической точки считается положительным, если он происходи сверху вниз, и отрицательным, если он происходит снизу вверх. Если характеристика начинается или заканчивается на отрезке левее критической точки , то в этих случаях она совершает полперехода.

52. Если разомкнутая система неустойчива, то, для того, чтобы замкнутая система была устойчива, необходимо и достаточно, чтобы при изменении частоты от 0 до сумма отрицательных и положительных переходов годографа разомкнутой системы через отрезок вещественной отрицательной полуоси левее критической точки была равна l/2 раз, где l — число правых корней характеристического уравнения разомкнутой системы.

5