1.Введение. Анализ исходной структуры и выбор методов синтеза.

Автоматическое управление представляет совокупность воздействий, направленных на осуществление функционирования объекта управления в соответствии с имеющейся программой или целью управления, и выполняется с помощью автоматических управляющих устройств.

Любой технологический процесс протекает при наличии определенных активных воздействий (механических, термических, химических и др.) на обрабатываемый материал. Устройства, осуществляющие активное воздействие на обрабатываемый материал, составляют основное технологическое оборудование, к которому могут быть отнесены отдельные механизмы и машины, а также целые производственные комплексы. Эти устройства являются объектами управления. Для них характерно наличие ряда (множества) возможных состояний или режимов. Целенаправленное изменение режимов работы объекта управления достигается воздействием на специальные органы (входы) объекта. Эти воздействия называются управляющими. Определение величины и характера необходимого воздействия, а также его осуществление могут выполняться человеком или специальным техническим устройством, называемым управляющим.

Автоматическое управление осуществляется с помощью автоматических управляющих устройств без непосредственного участия человека. Совокупность автоматических управляющих устройств и объекта управления образует систему автоматического управления (САУ). При поступлении на вход объекта управляющего воздействия в объекте возникает процесс, соответствующий цели управления. Это движение характеризуется некоторыми управляемыми величинами, определяющими состояние объекта и называемыми координатами объекта. Возникающее в объекте управления движение зависит не только от характера и интенсивности управляющего воздействия, но и от различных возмущающих воздействий, а также от статических и динамических свойств объекта. К возмущающим воздействиям относятся нагрузка объекта, различные воздействия окружающей среды и воздействия, обусловленные изменением внутренних параметров объекта. Динамические свойства большинства объектов не остаются строго постоянными, а изменяются в некоторых пределах, при этом изменение динамических свойств часто имеет случайный характер.

САУ должна обладать конструктивной жесткостью и динамической точностью, то есть должны выполнять заданные ей функции с требуемой точностью, несмотря на инерционные свойства объекта, и самой системы.

Сложность исследования систем автоматического управления заключается в анализе и оценке решения алгебраических,

дифференциальных, разностных уравнений, использование методов вариационных исчислений, теории вероятности, а также в правильности выбора синтеза САУ.

Проектирование САУ заключается в выборе структуры и параметров САУ, которые в соответствии с заданными технологическими требованиями обеспечат наиболее рациональные характеристики по заданным показателям качества и точности.

Отсюда видно, что для проектирования САУ нужны знания автоматизируемого технологического процесса- объекта управления, знание принципов и методов управления, которые являются общими для многих объектов.

Задачу синтеза САУ можно разделить на следующие этапы:

- постановка задачи;

- выбор метода проектирования;

- анализ исходной системы;

- непосредственно проектирование;

- оценка качества спроектированной системы и ее соответствия заданным требованиям.

Анализ исходной системы и выбор методов синтеза САУ.

Задана следующая структурная схема системы:

Рис.1

При:

Получаем:

Данная система: одноконтурная, линейная, астатическая 1-го порядка, описывается дифференциальным уравнением 4-го порядка.

Выбор синтеза.

Задача синтеза состоит в выборе структуры, места присоединения и параметров корректирующих устройств по заданным условиям, характеризующим поведение системы процессе регулирования.

За последнее время разработан ряд методов, позволяющих найти структуру и параметры корректирующих устройств по заданным показателям качества регулирования. К ним относятся методы, основанные на использовании частотных характеристик, корневых годографов, аналитические и другие. При частотных методах синтеза применяются логарифмические амплитудные и фазовые характеристики (предложен Солодовниковым в 1951г.) и амплитудно-фазовые характеристики (предложено А. В. Фатеевым в 1952 г.). В обоих случаях характеристики корректирующих устройств определяются путем сопоставления характеристик скорректированной и нескорректированной систем. Форма характеристики скорректированной системы (желаемой характеристики) устанавливается заданными показателями качества регулирования.

Удобно использовать метод Солодовникова.