Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова
Практическая работа по дисциплине
«Теория автоматического управления»
Выполнил:
Королев Александр Анатольевич
Студента ИУиЭЛС
2 курса, Заочное отделение
№ зачетной книжки 56186
Проверил:
доц. Втюрин В.А.
Санкт-Петербург
2015 - 2016 уч. год.
Ответы на вопросы.
Какие величины характеризуют правильное протекание процесса в объекте?
Протекание всякого технологического процесса характеризуется совокупностью физико-химических величин – показателей процесса. Для правильного протекания процесса на некоторые из этих величин должны быть наложены определенные условия, например:
• сохранение постоянного значения;
• удержание в заданных пределах;
• изменение по заданному закону (изменение температуры закалочной печи при закалке изделий по заранее заданному графику).
Дайте определение понятий управления и регулирования процесса.
Совокупность операций, необходимых для пуска и остановки процесса, а также для поддержания или изменения в требуемом направлении величин, характеризующих процесс, называется управлением. Совокупность операций управления, которые относятся к поддержанию или изменению показателей процесса, представляют собой регулирование. Операции управления может осуществлять человек, тогда управление будет ручным. Если же управление осуществляется автоматическим устройством, то управление будет называться автоматическим управлением, а выполняющее его устройство – автоматическим управляющим устройством.
Дать определение автоматического регулирования.
Автоматическим регулированием называется поддержание постоянной, удержание в заданном диапазоне или изменение по заданному закону некоторой величины, характеризующей процесс, осуществляемое при помощи измерения состояния объекта или действующих на него возмущений и воздействия на регулирующий орган объекта.
Под автоматическим управлением понимается автоматическое осуществление совокупности воздействий, выбранных из множества возможных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления. Сравнивая определения управления и регулирования, можно заметить, что задачи регулирования входят в состав задач управления. Кроме того, задачи автоматического управления охватывают такие вопросы, как:
• адаптация (самонастройка системы управления в соответствии с изменением параметров объекта или внешних воздействий);
• формирование оптимальных управляющих воздействий;
• автоматический выбор наилучших режимов из нескольких возможных;
• ряд других задач, не входящих в круг задач автоматического регулирования
Приведите примеры объекта самоуправления.
Рассмотрим в качестве примера объекта управления гидравлический резервуар.
Здесь приняты следующие обозначения:
Q — объем воды, притекающей в резервуар;
G — объем воды, вытекающей из резервуара;
H — уровень воды в резервуаре;
S — площадь поперечного сечения резервуара.
Поведение исследуемого объекта может быть описано следующим дифференциальным уравнением:
(1.1)
В качестве управляющей величины можно рассматривать Q, а в качестве возмущения — G. Состояние объекта характеризуется величиной H, которая и является управляемой величиной. Рассматриваемый объект является односвязным, так как у него одна управляющая и одна управляемая величина. При кратковременном изменении величины Q объект перейдет в новое устойчивое состояние, характеризуемое новым значением величины H. Отсюда можно сделать вывод, что рассматриваемый объект нейтрален.
Какие показатели определяют регулируемые величины.
Координаты векторов U и X будем называть соответственно
управляющими и управляемыми координатами.
Координаты векторов F:(Q,) – координатами внешних возмущающих воздействий.
Координаты векторов 1 2 n Ζ = {z ,z ,...,z } – координатами состояния.
Переменные X , U , F, в зависимости от природы объекта,
связаны различными математическими зависимостями (дифференциальными, интегральными или разностными уравнениями), в общем виде:
X = A{U, F}, (1.1)
где A – оператор, определяющий вид зависимости.
Назовите признаки классификации объекта.
По размерности координат объекта.
Если объект характеризуется одной управляющей (регулирующей) и одной управляемой (регулируемой) координатами, т. е. векторы U и X одномерные, то объект называется простым или односвязным.
При наличии нескольких взаимно-связанных координат векторов U и X , объект называется многомерным или многосвязным.
По виду математического описания.
Если объект описывается линейным дифференциальным уравнением, то объект называется линейным. При описании объекта нелинейным дифференциальным уравнением, объект называют нелинейным.
По признаку устойчивости.
Объекты управления могут быть: устойчивыми, неустойчивыми и нейтральными. Рассмотрим на примере одномерных объектов.
Устойчивые объекты иногда называются объектами с самовыравниванием.
Нейтральные объекты иногда называются объектами без самовыравнивания.
Определение системы автоматического управления и системы автоматического регулятора.
Автоматическое поддержание заданного закона изменения показателей процесса называется автоматическим регулированием. Изменяемые по заданному закону показатели процесса называются регулируемыми величинами или регулируемыми координатами. Автоматическое устройство, осуществляющее автоматическое регулирование, называется автоматическим регулятором. Совокупность регулируемого объекта и автоматического регулятора образуют систему автоматического регулирования(САР). Совокупность объекта управления и управляющего устройства называется системой автоматического управления (САУ).
Назовите фундаментальные принципы управления (регулирования).
принцип компенсации возмущений – управление (регулирование) по возмущению;
принцип обратной связи – управление (регулирование) по отклонению.
Что такое алгоритм (закон) управления.
Алгоритм функционирования САУ показывает, как должна изменяться управляемая величина по требованиям технологии без учета динамических искажений.
Алгоритм управления (регулирования) показывает, как должно изменяться управляющее (регулирующее) воздействие r(t), чтобы обеспечить заданный алгоритм функционирования x(t).
Законом (алгоритмом) управления (регулирования) называют математическую зависимость выходной координаты регулятора r(t) от отклонения ɛ(t) ее производных и интегралов, возмущения f(t) его производных и интегралов и других величин (рис. 1.17).
Рис. 1.17. Управляющее устройство
Назовите типовые законы регулирования.
В инженерной практике нашли наибольшее применение т. н. типовые алгоритмы (законы регулирования):
1) пропорциональный – П:
r(t)=kRε(t).
2) пропорционально - интегральный – ПИ (пропорциональный с воздействием по интегралу (изодромный)):
3) пропорциональный с воздействием по интегралу и первой производной – ПИД (пропорционально-интегрально дифференциальный):
4) интегральный – И:
