- •План лекционных занятий дисциплины "Теория автоматического управления"
- •Литература
- •Список понятий, знание которых необходимо на момент начала изучения курса
- •Предмет, проблематика, задачи и цель дисциплины "Теория автоматического управления Основные понятия и определения
- •Классификация систем автоматического регулирования
- •Составление исходных дифференциальных уравнений сау Общая форма записи систем ду
- •Форма Коши
- •Пространство состояний
- •Ду решенное относительно регулируемой величины y(t) - уравнение движения
- •Ду решенное относительно ошибки X(t) - уравнение ошибки
- •Передаточные функции сау
- •Другие связывающие отношения
- •Линеаризация ду сар
- •Суть линеаризации
- •Особенности линеаризованного уравнения
- •Геометрическая трактовка линеаризации
- •Запись линеаризованных уравнений в стандартных для тау формах
- •Описание сар в частотном представлении Частотная передаточная функция
- •35 Частотные характеристики
- •Амплитудно-фазовая (частотная) характеристика или годограф Найквиста
- •Логарифмические чх - лачх & лфчх
- •Правила построения асимптотических лачх & лфчх
- •Типовые звенья и их характеристики Единичная функция. Дельта-функция. Типовые реакции систем
- •Типовые динамические звенья
- •Правила преобразования структурных схем линейных систем
- •Последовательное соединение
- •Параллельное согласное соединение
- •Принцип управления по внешнему возмущению
- •А) разомкнутая сар с жестким управлением
- •Б) разомкнутая сар с управлением по возмущению
- •Принцип управления по отклонению
- •Замкнутая сар с управлением по отклонению
- •Работа системы в статике
- •Работа системы в динамике
- •Комбинированное управление
- •Комбинированная схема с управлением по отклонению и возмущению
- •Системы экстремального управления
- •Программы и законы регулирования Программа регулирования
- •Закон регулирования
- •Линейные непрерывные законы регулирования
- •Пропорциональное регулирование
- •Интегральное регулирование
- •Интегральное регулирование по второму интегралу от ошибки
- •Изодромное регулирование - pi
- •Регулирование с использованием производных
- •Устойчивость сау
- •Математический признак устойчивости.
- •Определение устойчивости по м. Я. Ляпунову
- •Понятие о характеристическом уравнении
- •Условие устойчивости. Типы границы устойчивости
- •Критерии устойчивости линейных сау.
- •Необходимое условие устойчивости сар, достаточное только для систем 1-ого и 2-ого порядков
- •Критерий устойчивости Гурвица
- •Критерий Рауса
- •Критерий устойчивости Михайлова
- •Свойства годографа Михайлова
- •Определение типа границы устойчивости по виду годографа Михайлова
- •Критерий устойчивости Найквиста
- •Свойства годографа Найквиста
- •Примеры годографов Найквиста астатических сар и сар с чисто мнимыми корнями
- •54 Определение устойчивости по логарифмическим частотным характеристикам
- •Построение областей устойчивости - d-разбиение
- •Оценка качества регулирования
- •47 Точность в типовых режимах
- •Сигналы задания для типовых режимов движения, их модели и изображения по Карсону-Хевисайду
- •Ошибки статической системы
- •Ошибки системы с астатизмом первого порядка
- •Ошибки системы с астатизмом второго порядка
- •О компенсации помех в астатических системах
- •Коэффициенты ошибок
- •44 Оценка запаса устойчивости и быстродействия по переходной характеристике
- •Корневые методы оценки качества
- •Понятие о среднегеометрическом корне 0. Мажоранта и миноранта переходной функции
- •Интегральные оценки качества
- •Аналитический расчет квадратичных ит-оценок
- •Частотные критерии качества
- •Оценка запаса устойчивости
- •Оценка быстродействия сар
- •Повышение точности сар
- •Повышение точности систем увеличением коэффициента усиления
- •Повышение точности систем увеличением порядка астатизма
- •Повышение точности систем применением регулирования по производным от ошибки
- •Повышение точности систем применением комбинированного управления
- •Снижение ошибки от сигнала задания введением сигнала ку на входе регулятора
- •Снижение ошибки от сигнала задания введением сигнала ку после регулятора
- •Снижение ошибки от возмущающего сигнала применением ку
- •Повышение точности систем применением неединичных обратных связей
- •Повышение точности систем применением масштабирующих устройств на входе или выходе
- •Синтез сар Синтез системы
- •Метод логарифмических амплитудных характеристик
- •Требования к нч части желаемой лачх Оценка точности сар по воспроизведению гармонического сигнала
- •Формирование запретной нч области для желаемой лачх
- •Построение нч части желаемой лачх
- •Требования к вч части желаемой лачх
- •Построение вч части желаемой лачх
- •Корневой метод синтеза
- •Метод корневых годографов
- •Системы с переменными параметрами Система линейная с переменными параметрами
- •Пример параметрической сар
- •Понятие о параметрической функции веса. Нахождение реакции параметрической сар на произвольное воздействие
- •Отыскание пф системы с var-параметрами
- •Устойчивость и качество регулирования систем с var-параметрами
- •Синтез параметрических сар
- •Системы с запаздыванием Система линейная с запаздыванием
- •Пример системы с транспортным запаздыванием
- •Пф звена чистого запаздывания
- •Аппроксимация звена чистого запаздывания
- •Размыкание систем с запаздыванием
- •Частотные свойства систем с запаздыванием. Понятие о критическом запаздывании
- •Устойчивость систем с запаздыванием
- •Об исследовании точности систем с запаздыванием
- •Дифференцирование и интегрирование решетчатых функций
- •Разностные уравнения
- •Типовая структура импульсной системы. Понятие об импульсном фильтре
- •Обобщенная модель импульсного элемента
- •Приведенные весовая и передаточная функции разомкнутой импульсной системы
- •Дискретная пф
- •Правила преобразования структурных схем дискретных систем
- •Устойчивость и качество импульсных систем
- •Цифровые системы
- •Процессы протекающие в системах цу
- •Методика вывода дискретных пф
- •О синтезе систем с цвм методом логарифмических амплитудных характеристик
- •Цифровая коррекция
- •Цифровые регуляторы
- •Алгоритмы программ цифровых фильтров
- •Об эффекте квантования параметров
- •Характеристики основных элементов сау. Усилители мощности Тиристорный преобразователь.
- •Широтно-импульсный преобразователь.
- •Измерительные преобразователи и датчики. Датчик тока
- •Датчики скорости
- •Датчики положения механизма.
- •Электромеханические преобразователи
- •Электродвигатель постоянного тока
- •Асинхронный электродвигатель
- •Бесконтактный электродвигатель
- •Механические системы.
- •50 Понятие об управляемости системы и ее наблюдаемости.
- •Наблюдающие устройства.
- •Наблюдающие устройства Льюинбергера
- •Наблюдающее устройство идентификации
- •Редуцированное устройство идентификации.
- •Вопросы.
- •Словарь терминов
- •Практические работы
- •Вопросы:
Вопросы.
Дайте определение понятия управления?
Какие алгоритмы работы объектов управления Вам известны?
Что называется вектором выходного состояния объекта управления?
Что называется структурной схемой САУ.
Укажите на основные принципы классификации систем автоматического управления?
Что называется ошибкой управления?
Назовите основные причины отклонения вектора выходного состояния от требуемого значения?
Нарисуйте структурную схему объекта управления?
Для каких целей необходимы управляющие воздействия?
Что называется управляющим устройством?
Что называется системой автоматического управления?
Какие принципы управления вам известны?
Какая САУ называется замкнутой?
Какие особенности присущи разомкнутым системам автоматического управления?
В чем состоит сущность принципа управления по возмущению?
Как определить параметры компенсирующей связи?
Основные преимущества и недостатки САУ, построенных на базе принципа управления по возмущению?
В чем заключается сущность принципа управления по отклонению?
Что называется ошибкой разомкнутой САУ?
Для каких целей используется обратная связь в САУ? Какие виды обратных связей вам известны?
Как определить параметры замкнутой системы по ее характеристикам в разомкнутом состоянии?
Что называется суммарным коэффициентом усиления САУ?
Какие основные преимущества и недостатки замкнутых систем вам известны?
В чем заключаются основные особенности принципа комбинированного управления?
Для чего используется контур обратной связи в САУ, построенных на базе принципа комбинированного управления?
Какие основные преимущества и недостатки САУ с комбинированным управлением вам известны?
Что называется статической характеристикой САУ и ее элементов?
Какие виды статических характеристик САУ вам известны?
Что называется статическим линейным элементов?
Какие особенности присущи астатическим элементам?
Дайте определение статической САУ?
Дайте определение астатической САУ?
Чем отличаются статические и астатические системы автоматического управления?
Что называется добротностью элемента или системы?
Какие способы соединения элементов САУ вам известны?
Как определить статическую характеристику САУ, состоящей из последовательно соединенных элементов?
Как определить статическую характеристику САУ, состоящей из параллельно соединенных элементов?
Какие способы используются для построения статических характеристик САУ?
Как графически определяется статическая характеристика замкнутой САУ?
Для каких целей используется линеаризация статических характеристик САУ?
Опишите основные принципы линеаризации статических характеристик САУ?
Как проводится линеаризация многомерных САУ?
Что называется моделью САУ?
Что понимается под понятием динамические режимы работы САУ?
Какой математический аппарат используется для анализа динамических режимов работы САУ?
Как записать дифференциальное уравнение движения в операторной форме?
Что называется операторной формой записи дифференциального уравнения?
Что вы понимаете под пространством состояния САУ? Дайте его графическую интерпретацию?
Как представить уравнения движения САУ в форме Коши?
Какие методы решения дифференциальных уравнений вам известны?
Что называется преобразованием Лапласа? Как оно производится?
Какие основные свойства преобразования Лапласа вам известны?
Что называется передаточной функций САУ?
Как определить изображение сигнала в САУ?
Что называется характеристическим уравнением системы?
Как определить статические характеристики САУ, если известна ее передаточная функция?
Какие методы используются для получения передаточной функции САУ?
Для каких начальных условий определяются передаточные функции САУ?
Как определяется вектор выходного состояния САУ?
Как определить связь между вектором управляющих сигналов и вектором выходного состояния?
Для чего используются прямое и обратное преобразования Лапласа?
Чем отличаются формы записи дифференциальных уравнений в операторной форме и преобразованных по Лапласу?
Что называется структурной схемой САУ?
В каких терминах определяется передаточная функция САУ?
Для чего проводятся преобразования структурных схем САУ?
Как определить передаточную функцию замкнутой САУ относительно любой компоненты вектора ее выходного состояния?
Как используются матричные методы для определения передаточных функций САУ?
Что называется элементарным динамическим звеном?
Как определяется порядок элементарного звена или САУ?
Какие характеристики используются для сравнения элементарных звеньев?
Какими особенностями характеризуется безинерционное звено?
Как определяется импульсная переходная характеристика динамического звена?
Какими особенностями характеризуется интегрирующее звено?
Какими особенностями характеризуется дифференцирующее звено?
Как определить коэффициент усиления интегрирующего звена?
Какими особенностями характеризуется апериодическое звено?
Какими особенностями характеризуется колебательное звено?
Как определяется постоянная времени элементарного звена?
Что характеризует постоянная времени элементарного звена?
Как построить асимптотическую логарифмическую частотную характеристику колебательного звена?
Как изменяются свойства колебательного звена при изменении коэффициента демпфирования?
Что называется добротностью интегрирующего звена?
Как определяется переходная характеристика элементарного звена?
Что называется
—
функцией?Как определить передаточную функцию САУ, состоящей из нескольких последовательно соединенных динамических звеньев?
Как определить передаточную функцию САУ, состоящей из нескольких параллельно соединенных динамических звеньев?
Как определяется передаточная функция САУ с отрицательной обратной связью?
Какие правила используются при переносе сумматора в структурной схеме САУ?
Дайте определение устойчивости САУ
Какая система автоматического управления называется устойчивой?
Какими свойствами обладают нелинейные САУ?
Чем определяется устойчивость САУ?
Что является математическим признаком устойчивости САУ? Обоснуйте его.
Что называется критерием устойчивости САУ?
Чем отличаются алгебраические и частотные критерии САУ?
Какие критерии устойчивости Вам известны?
Критерий устойчивости Гурвица.
Критерий устойчивости Рауса.
Критерий устойчивости Михайлова.
Критерий устойчивости Найквиста.
Логарифмический критерий устойчивости.
Что вы понимаете под управляемостью САУ?
Приведите физический пример интерпретации управляемости САУ.
Дайте определение управляемости САУ.
Как определить управляемость САУ?
Что понимается под наблюдаемостью САУ?
Дайте определение наблюдаемости САУ.
Как определить наблюдаемость САУ?
Что называется САУ с неполной управляемостью? Приведите пример.
Как определить наблюдаемость САУ?
Какие показатели характеризуют динамические режимы работы САУ?
Что называется быстродействием САУ?
Какие тестовые сигналы используются для сравнения качественных показателей работы САУ в динамических режимах?
Что называется перерегулированием в переходном процессе?
Что называется интегральной оценкой качества переходных процессов в САУ? Какие существуют виды интегральных квадратичных оценок?
Что называется линейной интегральной оценкой качества?
Что называется запасом устойчивости по амплитуде и фазе САУ?
Как влияет величина устойчивости по фазе на величину перерегулирования?
Какие виды частотных характеристик и каким образом они используются для определения качественных показателей работы САУ в динамических режимах?
Как влияет распределение корней характеристического полинома на динамические характеристики САУ?
Как определить допустимую область распределения корней по требованиям к качественным показателям работы САУ в динамических режимах?
Как определяются интегральные показатели работы САУ?
Возможно ли использование линейных интегральных оценок для САУ с колебательными переходными характеристиками?
Что понимается под проектированием САУ?
Какие существуют методы синтеза САУ по заданным динамическим характеристикам?
В чем заключается суть коррекции динамических свойств САУ с помощью последовательного корректирующего устройства?
Как определяются параметры желаемой частотной характеристики системы автоматического управления?
Как определяются параметры последовательного корректирующего устройства?
Какие принципы используются при построении систем подчиненного управления?
Что называется модульным оптимумом?
Что называется симметричным оптимумом?
Чем отличаются системы подчиненного управления от САУ с последовательной коррекцией?
Какие принципы используются при построении САУ на базе модального управления?
Какова структура САУ, в которой используются принципы модального управления?
Как определяются параметры обратных связей в САУ с модальным управлением?
Чем отличаются принципы модального и подчиненного управления САУ?
Что называется импульсной системой автоматического управления?
Какие особенности импульсных САУ Вам известны?
Что называется импульсной модуляцией первого рода?
Какие особенности присущи импульсной модуляции второго рода?
Каковы основные отличия между амплитудной и широтно-импульсной модуляцией?
Что называется разностным уравнением?
Какие существуют методы исследования разностных уравнений?
Что называется экстраполятором нулевого порядка и каковы основные его особенности?
Как определяются передаточные функции импульсных САУ?
Как производятся преобразования структурных схем для импульсных САУ?
Как производится билинейное преобразование?
Что понимается под понятием псевдочастота импульсной САУ?
Какие особенности частотных характеристик импульсных САУ?
Что понимается под процессом конечной длительности импульсной САУ?
Назначение цифровых САУ и области их применения.
Особенности построения цифровых САУ.
Какие технические средства используются для построения цифровых систем автоматического управления?
Особенности частотных характеристик цифровых САУ.
Для чего используется билинейное преобразование?
Каким образом осуществляется билинейное преобразование?
Какие функции выполняют цифровые регуляторы?
Как осуществляется преобразование линейного уравнения в разностное при использовании метода прямоугольников?
В чем сущность метода трапеций?
Что называется цифровым фильтром?
Какие способы реализации цифровых фильтров Вы знаете? В чем заключаются их отличия?
Что называется квантованием по уровню?
Как квантование по уровню влияет на характеристики цифровых систем автоматического управления?
Что называется наблюдающим устройством?
Какие существуют типы наблюдающих устройств?
Что называется наблюдаемостью САУ?
Как определяется наблюдаемость системы автоматического управления?
Какие функции выполняет наблюдающее устройство?
Какое наблюдающее устройство называется редуцированным?
Нарисуйте структурную схему наблюдающего устройства?
Нарисуйте структурную схему редуцированного наблюдающего устройства второго типа?
Что вы понимаете под управляемостью САУ?
Приведите физический пример интерпретации управляемости САУ.
Дайте определение управляемости САУ.
Как определить управляемость САУ?
Что понимается под наблюдаемостью САУ?
Дайте определение наблюдаемости САУ.
Как определить наблюдаемость САУ?
Что называется САУ с неполной управляемостью? Приведите пример.
Как определить наблюдаемость САУ?
Какие основные элементы используются в системах автоматического управления?
Для чего используются исполнительные двигатели?
Какая передаточная функция характеризует двигатель постоянного тока?
Что называется бесколлекторным двигателем? Какая передаточная функция используется для его представления?
Какая передаточная функция характеризует асинхронный двигатель?
Какая математическая модель используется при представлении динамических свойств силовых преобразователей?
Какая математическая модель используется при представлении динамических свойств исполнительных механизмов?
Что называется упругостью механизма? Какие его свойства характеризует упругость механизма?
Какие математические модели используются при представлении измерительных преобразователей?
Как получить математическое описание регулятора, построенного на базе операционного усилителя?
Как определить передаточную функцию многомассовой системы?
Как динамически представляется процесс резания.
Какой вид имеет структурная схема многомассовой системы?
Какой вид имеет структурная схема двигателя постоянного тока?
