- •Управление техническими системами Курс лекций 3 курс Литература
- •Основные понятия и определения
- •Принципы построения сау
- •Разомкнутая безрефлексная система.
- •Разомкнутая система управления по возмущению (принцип компенсации возмущения Понселе).
- •Замкнутая система управления по отклонению (принцип Ползунова-Уагга).
- •Классификация сау
- •По закону управления
- •По виду действующих в системе сигналов:
- •Понятие о звене и его статических характеристиках
- •Методы описания динамических свойств звеньев и систем
- •Понятие передаточной функции
- •Свойства передаточной функции
- •Понятие о частотных характеристиках
- •Передаточные функции основных соединений звеньев
- •Типовые динамические звенья
- •Нелинейные элементы и их особенности
- •Математическое описание импульсных (цифровых) замкнутых систем регулирования
- •В частном случае
Управление техническими системами Курс лекций 3 курс Литература
Брюханов В.Н. и др. “ТАУ”, 2000.
“ТАУ” под ред. Воронова А.А., 1977, 1986.
Воронов А.А. и др. “Основы теории автоматического регулирования и управления”.
Бесекерский В.А., Попов Е.П. “Теория систем автоматического регулирования”.
Юревич Е.И. “ТАУ”.
Куропаткин П.В. “ТАУ”.
Основные понятия и определения
Все операции, составляющие технологический процесс можно разбить на 2 группы:
силовые или энергетические;
информационные.
К силовым относятся основные операции по обработке изделия и транспортировке, требующие для своего совершения затрат энергии. К информационным относят операции контроля параметров технологического процесса, регулирования режимов тех. процесса, управление очередностью силовых операций.
В немеханизированном и неавтоматизированном производстве энергетические операции выполняются за счет мускульной силы человека, а информационные засчет его умственной деятельности.
Процесс освобождения человека от силовых операций называется механизацией производства (машины-двигатели, машины-орудия). Процесс освобождения человека от участия в информационных операциях производства называется автоматизацией производства.
Различают следующие уровни автоматизации:
ручное управление;
автоматизированное управление (ЭВМ выдает рекомендации, но окончательное решение за человеком);
автоматическое управление (человек полностью освобождается от участия в информационных операциях, за ним остаются функции наладки и контроля работоспособности);
В любых системах автоматического управления можно выделить две основные части:
объект управления (ОУ);
устройство автоматического управления (УАУ);
Объектом управления называется совокупность технических средств(механизмов, машин, процессов), которая нуждается в специально организованном воздействии для достижения поставленной цели.
Управление – это целенаправленное изменение состояния объекта. Состояние объекта характеризуется рядом параметров, которые отражают изменение внутреннего состояния объекта и влияние внешней среды на объект. В ТАУ обычно абстрагируются от конкретной физической природы и конструкции объекта и представляем его в виде некого “черного” или “серого” ящика.
X={x1, x2, …, xn} – вектор внутренних параметров.
Y={y1, y2, …, ym} – вектор выходных параметров (через эти параметры ОУ влияет на окружающую среду).
Выходные параметры, которые измеряются, называются контролируемыми, а остальные – неконтролируемыми. Контролируемые параметры, по которым формируются цели управления, называются управляемыми.
Параметры, отражающие влияние внешней окружающей среды на ОУ, называются воздействиями. Воздействия на ОУ, которые формируются устройством управления, называются управляющими.
U={u1, u2, …, uk} – управляющие воздействия.
Воздействия, которые не зависят от УАУ, называются возмущающими (возмущениями).
F ={f1, f2, …, fl} – вектор возмущений.
Возмущения делятся на нагрузки и помехи. Наличие нагрузки связано с работой объекта и от нее нельзя защититься. Наличие помех связано с различными побочными эффектами, уменьшение которых улучшает работу системы.
Характерной особенностью элементов СУ является направленное прохождение сигналов, что отражается стрелками на рисунках. В этом случае у элементов системы можно выделить вход и выход. Вход – это место, точка, где к элементу прикладывается внешнее воздействие. Выход – это место, точка, где оценивается реакция элемента на входное воздействие. Входов и выходов может быть несколько.
УАУ – это устройство, которое формирует в соответствии с заложенным в нем алгоритмом(законом) управляющее воздействие на объект.
ОУ + УАУ = САУ (ОР+АР=САР)
Задачи ТАУ:
В процессе разработки и проектирования САУ можно выделить следующие этапы:
Изучение ОУ – это определение его характеристик, параметров, условий работы и воздействий, которые он испытывает (задача идентификации – цель ее – получение теоретическими и экспериментальными методами математической модели ОУ и других элементов системы).
Формулировка требований, предъявляемых к САУ. Обычно они формируются в техническом задании на проект (задача оценки качества САУ).
Выбор структуры САУ и параметров элементов системы для удовлетворения поставленных требований (задача структурного и параметрического синтеза).
Исследование спроектированной САУ для проверки удовлетворения поставленным требованиям (задача анализа). Здесь обычно выделяют следующие подзадачи:
исследование устойчивости САУ;
исследование точности в установившемся режиме;
определение показателей качества переходным процессов.