МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
ДОНЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Конспект лекцій
з курсу
"ТЕОРІЯ АВТОМАТИЧНОГО УПРАВЛІННЯ"
Частина 1
Аналіз та синтез лінійних САУ
Для студентів, що навчаються за напрямами
6.050201“Системна інженерія” (суа)
6.050202“Автоматизація та
комп’ютерно-інтегровані технології” (АУП)
(для денної та заочної форм навчання)
Розглянуто
на засіданні кафедри
автоматики й телекомунікацій
Протокол № 4 від 12.04.2012.
Затверджено на засіданні навчально-видавничої ради ДонНТУ
Протокол № 2 від 19.04.2012.
Донецьк, ДонНТУ 2012 р.
УДК 62-52 (071)
Конспект лекцій з курсу "Теорія автоматичного управління", частина 1 – Аналіз та синтез лінійних САУ (для студентів, що навчаються по напрямках 6.050201“Системна інженерія” (СУА) і 6.050202“Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” (АУП) денної й заочної форм) / Укладачі: Р.В. Федюн, В.О.Попов. - Донецьк: ДонНТУ, 2012.- 168 с.
Укладачі: Р.В. Федюн, доц.
В.О. Попов, доц.
Рецензент О.І. Секірін, доц.
Відповідальний за випуск В.Я. Воропаєва, зав. каф.
1. Загальні поняття та визначення
Теорія автоматичного управління (ТАУ) з'явилася в другій половині 19 століття спочатку як теорія регулювання. Широке застосування парових машин викликало потребу в регуляторах, тобто в спеціальних пристроях, що підтримують стійкий режим роботи парової машини. Це дало початок науковим дослідженням в області керування технічними об'єктами. Виявилось, що результати і висновки даної теорії можуть бути застосовані до управління об'єктами різної природи з різними принципами дії. В даний час сфера її впливу розширилася на аналіз динаміки таких систем, як економічні, соціальні і т. п. Тому колишня назва “Теорія автоматичного регулювання” замінена на ширше - “Теорія автоматичного управління”.
Управління яким-небудь об'єктом (об'єкт керування позначатимемо ОК) є дія на нього в цілях досягнення необхідних станів або процесів. В якості ОК може служити літак, верстат, електродвигун і т. п. Керування об'єктом за допомогою технічних засобів без участі людини називається автоматичним керуванням. Сукупність ОК і засобів автоматичного управління називається системою автоматичного керування (САК).
Основним завданням автоматичного керування є підтримка певного закону зміни однієї або декількох фізичних величин, що характеризують процеси, що протікають в ОК, без безпосередньої участі людини. Ці величини називаються керованими величинами.
Р
Фізична величина у(t), яка характеризує стан об'єкту і яку навмисно змінюють або підтримують постійною в процесі керування, називається керованою величиною. Для позначення цього поняття використовують також терміни «керована координата» і «керована змінна». Керованою величиною може служити фізична величина, яка або змінюється (безпосередньо на виході об'єкту), або обчислюється по декількох вимірюваних величинах.
Керована величина є вихідною величиною об'єкту і залежить від двох вхідних дій: збурюючого f(t) і керуючого u(t).
x(t) y(t) u(t) f(t)
ПК
ОК
САК
Рисунок 1.1. Структура системи автоматичного керування
Алгоритм управління в загальному випадку виражає залежність керуючого впливу u(t) від задаючого впливу x(t), керованої величини у(t) і збурюючих факторів f(t) і може бути представлений у вигляді:
u(t)= Ay[x(t), у(t), f(t)].
Вплив f(t) і x(t) є зовнішніми для даної системи, а дія u(t) – внутрішнім.