Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Омский государственный технический университет"

А.В. Федотов теория автоматического управления

Конспект лекций

Омск 2007

УДК 681.5.011(075)

ББК 32.965 я73

Ф34

Рецензенты:

В.А. Григорьев, канд. техн. наук, доцент, зам. ген. директора группы пред- приятий;

В.Д. Парадеев, канд. техн. наук, доцент, президент компании "Арматурно-фланцевый завод"

А.В. Федотов

Ф34 Теория автоматического управления: Конспект лекций. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2007. 176 с.

Рассматриваются общие вопросы и базовые методы теории автоматического управления; математического описания систем автоматического управления; анализа устойчивости и качества систем, а также вопросы синтеза систем автоматического управления. Наряду с теорией обыкновенных линейных систем автоматического управления рассмотрены также промышленные регуляторы; настройка регуляторов; управление по возмущению и управление в многосвязных системах.

Конспект лекций предназначен для самостоятельной работы при изучении дисциплины «Теория автоматического управления» студентами дистанционного обучения, обучающимися по специальности 220301 – "Автоматизация технологических процессов и производств".

УДК 681.5.011(075)

ББК 32.965 я73

Печатается по решению редакционно-издательского совета Омского государственного технического университета

 Федотов А.В., 2007

 Омский государственный

технический университет, 2007

Список сокращений

АВМ – аналоговая вычислительная машина

АФЧХ – амплитудно-фазовая частотная характеристика

Г – генератор

Д – электродвигатель

Зд – задатчик

И-регулятор – интегральный регулятор

ИМ – исполнительный механизм

ИУ – измерительное устройство

ЛАХ – логарифмическая амплитудная характеристика

ЛФХ – логарифмическая фазовая характеристика

ЛХ – логарифмическая характеристика

Об – объект управления

ОС – обратная связь

ОУ – объект управления

П-регулятор – пропорциональный регулятор

ПИ-регулятор – пропорционально-интегральный регулятор

ПИД-регулятор – пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор

Р – регулятор

РИН – регулируемый источник напряжения

САУ – система автоматического управления

ТАУ – теория автоматического управления

Тг – тахогенератор

У – усилитель

УУ – устройство управления

ЭВМ – электронная вычислительная машина

ЭМУ – электромашинный усилитель

Основы теории автоматического управления Введение

Функционирование любой автоматической системы, будь то станок-автомат, промышленный робот, гибкая производственная система или другая техника, неразрывно связано с управлением этими объектами. Под управлением понимают целенаправленное воздействие на объект управления с целью поддержания или улучшения его функционирования.

Р азвитие техники автоматического управления связано с проблемой замены человека в различных звеньях управления техническими объектами. Наука об управлении техническими системами называется технической кибернетикой. Техническая кибернетика включает ряд разделов и одним из разделов является теория автоматического управления (рис. 1).

Задачи управления различны и их сложность определяет сложность применяемых систем управления. Управление может осуществляться вручную и автоматически. Для автоматического управления предназначены системы автоматического управления.

Автоматическое управление – автоматическое осуществление совокупности воздействий на объект управления, выбранных из множества возможных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления.

Частной задачей автоматического управления является автоматическое регулирование. Автоматическое регулирование – поддержание постоянной или изменение по заданному закону некоторой величины, характеризующей процесс, осуществляемое при помощи измерения состояния объекта или действующих на него возмущений и воздействия на объект.

Автоматическое управление является более широким понятием по сравнению с автоматическим регулированием и предусматривает дополнительно оптимальное и адаптивное управление (рис. 2). Таким образом, автоматическое регулирование можно рассматривать как базовый метод управления с целью обеспечения заданного значения управляемой величины на выходе объекта управления. Основой систем автоматического управления являются системы автоматического регулирования, которые и будут в дальнейшем рассматриваться в первую очередь.

Управление осуществляется некоторым объектом с целью получения необходимого результата (рис. 3). Этот результат является выходом объекта. Для изменения результата на вход управления объекта подаются управляющие воздействия, которые изменяют состояние объекта управления. Управляющие воздействия формируются устройством управления на основе цели управления и некоторой информации (в том числе информации о результате управления).

Теория автоматического управления включает аналитические модели и методы, позволяющие описать и исследовать реальные технические автоматические системы с целью определения их поведения в автоматическом режиме работы и создания систем с требуемыми свойствами. Теория автоматического управления решает задачи аналитического описания автоматических систем, их анализа и синтеза.