Лекции по

ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

«уПРАВЛЕНИЕ И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ»

Автор: к.т.н., доцент кафедры УИТ

Скоробогатова Т.Н.

2010

Тема 1. Введение, основные понятия САУ.

Лекция 1.

Основные понятия теории автоматического управления

Цель лекции: Изучить понятие управления; рассмотреть классификацию систем автоматического управления.

Задачи лекции:

1. Предмет дисциплины теория автоматического управления.

2. Дать определение цели управления.

3. Дать определение алгоритма управления.

4. Рассмотреть классификация существующих систем управления.

Желаемый результат:

Студенты должны знать:

• Определение системы автоматического управления;

• Определение системы автоматического регулирования;

• Определение цели управления;

• Определение алгоритма управления;

• Состав системы автоматического управления;

• Различать стационарные и нестационарные системы управления;

• Различать системы дискретного и непрерывного действия.

Учебный материал. Введение, основные понятия сау. Понятие об автоматическом управлении

Предметом курса является автоматическое управление ТАУ- часть кибернетики или часть общей теории управления, охватывающей как живую, так и неживую природу.

Автоматическим называется управление техническим процессом без участия человека.

Автоматический регулятор - это регулирующее устройство, осуществляющее управление объектом регулирования согласно заданному алгоритму.

Алгоритм управления – это правило выработки управляющего воздействия для решения поставленной задачи.

Система автоматического управления (САУ) – это взаимодействующий с объектом управления автоматический регулятор, в котором преобразование и передача информации, формирование управляющих команд и их реализация осуществляются автоматически, согласно заданному алгоритму управления.

Для анализа САУ используется принципиальная схема и функциональная схема.

Принципиальная схема показывает физическую природу элементов автоматики, технические характеристики, принцип действия и взаимодействие между ними.

Элементом автоматики называется часть системы, в которой происходит качественное или количественное преобразование физической величины и передача ее к последующему элементу.

На принципиальной схеме все элементы и связи между ними изображаются в виде условного графического обозначения. Это позволяет изготовить автоматическую систему или произвести ее ремонт.

Функциональная схема состоит из функциональных элементов, которые показывают их функциональное назначение при автоматическом управлении технологическим процессом и связь между ними.

Функциональный элемент – это условно выделенная часть САУ, выполняющая определенную функцию по реализации заданного алгоритма управления.

На функциональной схеме все элементы (кроме сравнивающего устройства) изображаются в виде прямоугольников с указанием их функционального назначения. Сравнивающее устройство изображается в виде окружности с крестиком внутри. Связь между элементами изображается сплошными линиями со стрелками, показывающими направление прохождения управляющих сигналов.

Управление каким-либо объектом –это процесс воздействия на него с целью обеспечения требуемого течения процесса в объекте или требуемого изменения его состояния.

Основой управления является получение и обработка информации о состоянии и внешних условиях его работы для определения воздействий, которые необходимо приложить к объекту, чтобы обеспечить достижение цели управления.

Цель управления - состояние системы автоматического управления, которая соответствует моменту, когда отсутствует обмен инфор. энергии между объектом управления и управляемым устройством при наличии связи между ними. Взаимодействие управляющего устройства и объекта управления осуществляется в соответствии с избранным алгоритмом управления.

Под алгоритмом управления будем понимать совокупность правил, предписаний, в соответствии с которыми управляемое устройство вырабатывает сигналы управления для объекта управления с целью достижения цели управления, т.о. из ОУ и УУ образуют систему САУ.

Блок-схема системы автоматического управления (САУ)

Состояние объекта управления характеризуется выходной величиной y. В общем случае выходных величин может быть несколько, тогда характеризуется вектором y, координаты которого являются отдельные выходные величины. От управляющего устройства на вход объекта управления поступает воздействие z.

Помимо него к объекту управления приложены возмущающие воздействия (помеха F) , которые изменяют состояние объекта, т.е. , препятствуя управлению. На вход УУ подается задающее воздействиеX, содержащее информацию о требуемом значении Y, т.е. о цели управления. В самом общем случае на вход УУ помимо задающего воздействия X поступает также информация о текущем состоянии объекта в виде выходной величины Y и информации о действующем на объект возмущения F по цепям ОС УУ перерабатывает информацию по заложенному в него алгоритму, в результате него на выходе получаем управляющее воздействие Z и т.д.