Оглавление

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….....6

Лекция 1. Основные понятия и определения теории информации, информатики и кибернетики. Принципы построения и классификации САР………………………………………………………………………..…8

Лекция 2. Основные технические требования, предъявляемые к САР. Системы автоматического управления. Проблема управления. Примеры САР и САУ……………………………………………………………..19

Лекция 3. Дифференциальные уравнения сар и их динамические характеристики. Передаточные функции САР………………………………...28

Лекция 4. Частотные характеристики сар. Реакция САР на произвольный входной сигнал……………………………………………………….36

Лекция 5. Типовые звенья сар и их характеристики……………………42

Лекция 6. Алгебра передаточных функций САР. Построение и преобразование структурных схем САР. Построение логарифмических характеристик одноконтурных САР………………………………………………52

Лекция 7. Устойчивость линейных САР. Аналитические и частотные критерии устойчивости САР: гурвица, михайлова, амплитудно-фазовый, D-разбиений. Запасы устойчивости САР………………………………...60

Лекция 8. Анализ качества линейных САР. Показатели качества. Частотный метод анализа. Определение добротности. Коэффициенты ошибок САР……………………………………………………………………..74

Лекция 9. Синтез корректирующих устройств линейных САР. Желаемая лачх САР. Синтез последовательных, параллельных корректирующих устройств и корректирующих обратных связей……………………85

Лекция 10. Элементы теории нелинейных САР. Типовые нелинейные характеристики. Автоколебания. Анализ устойчивости и расчет параметров автоколебаний……………………………………………………..92

Лекция 11. Анализ и синтез САУ при случайных воздействиях. Случайные величины, функции и процессы. Спектральные плотности и корреляционные функции сигналов…………………………………….108

Лекция 12. Синтез САР при случайных входных воздействиях. Оптимизация динамических систем при случайных воздействиях (фильтры винера)…………………………………………………………………….121

Лекция 13. Линейные нестационарные системы. Методы анализа динамики и синтеза структурных схем. Основные принципы построения адаптивных систем……………………………………………………….126

Лекция 14. Дискретные цифровые САУ. Математическое описание дискретных систем. Прохождение непрерывного сигнала через цифровую ЭВМ. Передаточные функции дискретных систем…………….…137

Лекция 15. Z-преобразование. Z-передаточная функция дискретной системы. Дискретно-непрерывные системы и их анализ…….………..145

Лекция 16. Цифровое управление с помощью микро-ЭВМ. Структуры автоматических МП-систем. Квантование по уровню. Аналоговый вход. Длина слова в МП-системе……………………………………….152

Лекция 17. Шумы квантования. Аналоговый выход МП-системы. Квантование по времени. МП-система как основа нового поколения сау…153

Предисловие

В современном обществе неотъемлемой частью практически всех сфер деятельности человека становятся системы автоматического управления промышленности, транспорта, связи, даже быта. Для проектирования столь сложных систем необходимы твёрдые знания основ теории. Поэтому изучение классических методов анализа и синтеза линейных и нелинейных, дискретных систем позволит студентам с большой уверенностью перейти к более сложным понятиям и принципам.

Конспект лекций разработан в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по специальностям 220201.65 «Управление и информатика в технических системах», 220202.65 «Проектирование и технология электронно-вычислительных систем».

Приведённый в конспекте лекций материал можно условно разделить на две части. Первая часть содержит общие представления о системах автоматического управления, принципах построения линейных САУ, методах исследования и основах проектирования. Вводятся понятия устойчивости, анализа качества и точности.

Вторая часть посвящена теории нелинейных САУ, принципам построения адаптивных и дискретных систем. Рассмотрены принципы построения микропроцессорных систем, являющихся на сегодняшний момент наиболее предпочтительными.

Авторы выражают благодарность рецензентам – доктору технических наук кафедры теоретической и общей физики Марийского государственного университета, профессору А. Р. Буеву и доктору физико-математических наук, заведующему кафедрой информатики Марийского государственного технического университета, профессору А. Н. Леухину за ценные замечания.