- •Министерство образования Российской федерации
- •Теория автоматического управления
- •Удк 62-52
- •Содержание
- •Используемая аббревиатура
- •Введение
- •Основные понятия. Задачи теории управления. Принципы автоматического управления.
- •2. Классификация технических систем управления
- •3. Основные элементы, функциональные блоки и структуры сау. Электромеханическая сау.
- •4. Анализ непрерывных линейных сау. Способы описания и характеристики линейных сау.
- •4.1. Методы описания и исследования динамических управляемых объектов в частотной и временной области
- •4.2. Статические и динамические характеристики сау
- •4.3. Переходные и импульсные характеристики сау `
- •4.4. Уравнение Лагранжа 2-го рода и дифференциальные уравнения
- •4.5. Линеаризация сау
- •5. Структурные методы исследования линейных сау
- •5.1. Преобразование Лапласа, передаточные функции и матрицы
- •5.2. Типовые динамические звенья и структурные схемы сау
- •5.3. Способы соединения звеньев. Правила преобразования структурных схем
- •6. Устойчивость линейных систем управления
- •6.1. Характеристическое уравнение линейной сау. Влияние корней характеристического полинома на устойчивость сау
- •6.2. Алгебраические критерии устойчивости
- •6.2.1. Критерий Гурвица Формулировка критерия: автоматическая система, описываемая характеристическим уравнением n-го порядка
- •6.2.2. Критерий Рауса
- •6.3. Частотные критерии устойчивости
- •6.3.1. Критерий Михайлова
- •6.3.2. Критерий Найквиста
- •7. Качество систем управления
- •7.1. Прямые показатели качества регулирования
- •7.2. Косвенные показатели качества регулирования
- •7.2.1. Оценка качества регулирования по расположению корней характеристического уравнения
- •8. Метод пространства состояний
- •8.1. Векторно-матричное описание сау
- •8.2. Схемы пространства состояний
- •8.3. Понятие матрицы перехода (переходных состояний)
- •8.4. Управляемость и наблюдаемость сау
- •9. Синтез линейных непрерывных сау
- •9.1. Общая постановка задачи синтеза
- •9.2. Типовые параметрически оптимизируемые регуляторы (корректирующие звенья) класса “вход-выход”
- •9.3. Синтез систем с подчиненным регулированием координат
- •Методика структурно-параметрического синтеза контуров регулирования сау по желаемой передаточной функции
- •10. Дискретные и дискретно-непрерывные сау
- •10.1. Дискретизация и модуляция сигналов. Аналих линейных импульсных сау
- •10.2. Математическое описание дискретных систем
- •10.2.1. Z-преобразование и дискретные передаточные функции
- •10.2.2. Разностные уравнения
- •10.2.3. Описание дискретных сау в переменных состояния
- •10.2.4. Описание дискретно-непрерывных сау в пространстве состояний
- •10.3. Синтез цифровых систем управления
- •10.3.1. Метод дискретизации аналоговых регуляторов
- •10.3.2. Метод переменного коэффициента усиления
- •Литература
Министерство образования Российской федерации
Пермский государственный технический университет
Электротехнический факультет
Теория автоматического управления
(с примереми решения задач синтеза и анализа систем
в компьютерной среде MATLAB)
Учебное пособие
Составитель – д. т. н., профессор кафедры микропроцессорных средств
автоматизации ПермГТУ Казанцев Владимир Петрович
Пермь 2004
Удк 62-52
К 62
Теория автоматического управления. Учебное пособие / В.П. Казанцев. – Пермь: ПГТУ, 2004. – 124 c., илл.
В учебном пособии излагаются методы анализа и синтеза систем автоматического управления (САУ), базирующиеся на применении принципа обратной связи по выходной (управляемой) координате или по вектору координат состояния объекта управления. Продемонстрированы современные методы математического описания линейных объектов и систем, показана взаимосвязь различных методов описания, приведены наиболее распространенные в инженерной практике методы анализа и синтеза непрерывных и дискретных САУ. Ключевые понятия ТАУ в тексте учебного пособия выделены текстом с подчеркиванием.
Учебное пособие содержит значительное число примеров решения задач синтеза и анализа линейных систем управления, в том числе с применением широко распространенной в мире универсальной интегрированной среды программирования MATLAB6.5 (с пакетом расширенияSimulink4.5) и интегрированной системы программированияDelphi.
Содержание
|
глава |
Наименование главы, раздела |
Стр. |
|
|
Используемая аббревиатура |
5 |
|
|
Введение |
6 |
|
1 |
Основные понятия. Задачи теории управления. Принципы автоматического управления |
8 |
|
2 |
Классификация технических систем управления |
16 |
|
3 |
Основные элементы, функциональные блоки и структуры САУ. Электромеханическая САУ |
22 |
|
4 |
Анализ непрерывных линейных САУ. Способы описания и характеристики линейных САУ. |
27 |
|
4.1 |
Методы описания и исследования динамических управляемых объектов в частотной и временной области |
27 |
|
4.2 |
Статические и динамические характеристики САУ |
29 |
|
4.3 |
Переходные и импульсные характеристики САУ |
33 |
|
4.4 |
Уравнение Лагранжа 2-го рода и дифференциальные уравнения |
34 |
|
4.5 |
Линеаризация САУ |
39 |
|
5 |
Структурные методы исследования линейных САУ |
42 |
|
5.1 |
Преобразование Лапласа, передаточные функции и матрицы |
42 |
|
5.2 |
Типовые динамические звенья и структурные схемы САУ |
47 |
|
5.3 |
Способы соединения звеньев, правила преобразования структурных схем |
52 |
|
6 |
Устойчивость линейных систем управления |
55 |
|
6.1 |
Характеристическое уравнение линейной САУ. Влияние корней характеристического полинома на устойчивость САУ |
55 |
|
6.2 |
Алгебраические критерии устойчивости |
57 |
|
6.2.1 |
Критерий Гурвица |
57 |
|
6.2.2 |
Критерий Рауса |
58 |
|
6.3 |
Частотные критерии устойчивости |
62 |
|
6.3.1 |
Критерий Михайлова |
62 |
|
6.3.2 |
Критерий Найквиста |
64 |
|
7 |
Качество систем управления |
67 |
|
7.1 |
Прямые показатели качества регулирования |
67 |
|
7.2 |
Косвенные показатели качества регулирования |
69 |
|
7.2.1 |
Оценка качества регулирования по расположению корней характеристического уравнения |
69 |
|
7.2.2 |
Интегральные оценки качества |
72 |
|
8 |
Метод пространства состояний |
76 |
|
8.1 |
Векторно-матричное описание САУ |
76 |
|
8.2 |
Схемы пространства состояний |
80 |
|
8.3 |
Понятие матрицы перехода (переходных состояний) |
82 |
|
8.4 |
Управляемость и наблюдаемость САУ |
86 |
|
9 |
Синтез линейных непрерывных САУ |
89 |
|
9.1 |
Общая постановка задачи синтеза |
89 |
|
9.2 |
Типовые параметрически оптимизируемые регуляторы (корректирующие звенья) класса “вход-выход” |
90 |
|
9.3 |
Синтез систем с подчиненным регулированием координат |
95 |
|
9.4 |
Методика структурно-параметрического синтеза контуров регулирования САУ по желаемой передаточной функции |
97 |
|
10 |
Дискретные и дискретно-непрерывные САУ |
101 |
|
10.1 |
Дискретизация и модуляция сигналов. Аналих линейных импульсных САУ |
101 |
|
10.2 |
Математическое описание дискретных систем |
104 |
|
10.2.1 |
Z-преобразование и дискретные передаточные функции |
104 |
|
10.2.2 |
Разностные уравнения |
109 |
|
10.2.3 |
Описание дискретных САУ в переменных состояния |
110 |
|
10.2.4 |
Описание дискретно-непрерывных САУ в пространстве состояний |
114 |
|
10.3 |
Синтез цифровых систем управления |
119 |
|
10.3.1 |
Метод дискретизации аналоговых регуляторов |
119 |
|
10.3.2 |
Метод переменного коэффициента усиления |
120 |
|
|
Литература |
123 |