Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ»

Кафедра Автоматики и Информационных Технологий

Основы теории управления

Часть 1

Конспект лекций

для студентов направлений и специальностей подготовки:

230100 - Информатика и вычислительная техника, 230101 - Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, 230102 - Автоматизированные системы обработки информации и управления

Екатеринбург УГТУ – УПИ 2007

УДК 62-50

Составители: Л.А.Ванеева, Е.Э.Страшинин, А.В.Цветков

ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ Часть 1: Конспект лекций / Ванеева Л.А., Страшинин Е.Э., Цветков А.В. Екатеринбург: УГТУ - УПИ, 2007. 75с.

В первой части конспекта лекций приведены материалы по следующим разделам дисциплины «Основы теории управления»: автоматические системы и задачи теории управления , математическое описание объектов и систем управления, структура решений дифференциальных уравнений линейных непрерывных систем, передаточные функции и их свойства, элементарные звенья линейных систем.

Библиогр.: 8 назв.

Подготовлено кафедрой “Автоматика и информационные технологии”

Ó Уральский государственный технический университет - УПИ, 2007

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел 1. Введение 5

Общие положения 5

Цели и задачи дисциплины 6

Связь с другими дисциплинами учебного плана 8

Краткие исторические сведения 8

Раздел 2. Автоматические системы и задачи теории управления 10

Терминология 10

Объекты и системы автоматического управления (САУ) 11

Основные принципы построения систем управления 12

Классификация САУ по назначению 13

Основные этапы разработки САУ 15

Роль и средства математического описания системы и целей управления 16

Раздел 3 Математическое описание объектов и систем управления 17

Статический и динамический режимы работы 17

Статические характеристики звеньев и систем 17

Понятие статической и астатической системы 20

Назначение статического расчета 22

Описание объектов и систем в динамическом режиме 22

Основные понятия: объект, модель 23

Раздел 4. Структура решений дифференциальных уравнений линейных непрерывных систем 33

Переходная матрица и ее свойства 33

Решение неоднородного дифференциального уравнения 36

Импульсная переходная характеристика 37

Переходная функция системы 38

Определение выхода через переходную функцию 38

Основные параметры переходных процессов 38

Модели систем в представлении инженера 39

Вычисление матрицы перехода в общем случае матрицы динамики 40

Ряд Неймана 40

Вычисление матрицы перехода в случае системы с постоянными параметрами. 41

Физический смысл матрицы перехода 43

Вычисление матрицы перехода с использованием преобразования Лапласа 46

Раздел 5. Передаточные функции и их свойства 46

Определение матричных передаточных функций с помощью преобразования Лапласа 47

Функциональные и структурные схемы систем управления 51

Преобразование структурных схем 53

Частотные передаточные функции, их физический смысл 54

Виды частотных характеристик: амплитудно-фазовая, логарифмические 57

Раздел 6. Элементарные звенья линейных систем 59

Понятие элементарного звена 60

Основные элементарные звенья: безинерционное, интегрирующее, инерционное, интегро-дифференцирующее, колебательное 60

Построение логарифмических характеристик последовательного соединения звеньев 73

Библиографический список 75

Раздел 1. Введение

Управление и информатика. Общие принципы системной организации. Предмет и задачи дисциплины, её связь с другими дисциплинами учебного плана. Краткие исторические сведения о развитии автоматики. Роль российских ученых в становлении и развитии теории управления. Международный авторитет российской науки. Техническое и общественное значение автоматизации. Проверка базовых знаний по основным разделам математики, используемым при изучении дисциплины.