Методы синтеза систем автоматической стабилизацииции и позиционирования
.pdfми управления. |
|
контурами управління. |
|
Многомерная система |
управле- |
Багатовимірна |
система |
ния – система, имеющая |
несколько |
управління – система, |
що має кілька |
входов и (или) выходов. |
|
входів і (або) виходів. |
|
Многосвязная система – система,
в которой хотя бы одна управляемая величина зависит от нескольких входных воздействий или несколько управляемых величин зависят от одного входного воздействия.
Н
Нагрузка – внешнее возмущающее воздействие или устройство, создающее его.
Багатозв'язна система – система,
у якій хоча б одна керована величина залежить від декількох вхідних впливів або кілька керованих величин залежать від одного вхідного впливу.
Навантаження – зовнішнє збурне діяння або пристрій, який створює його.
Необходимым и |
достаточным |
Необхідною і достатньою умовою |
|
условием устойчивости линейной сис- |
стійкості лінійної системи автома- |
||
темы автоматического управления яв- |
тичного керування є негативність |
||
ляется отрицательность |
вещественных |
дійсних частин усіх коренів |
арактер- |
частей всех корней характеристическо- |
ристичного рівняння. |
|
|
го уравнения. |
|
|
|
Непрерывная система – система, |
Безперервна система – |
система, |
|
все сигналы в которой могут принимать |
всі сигнали в якій можуть приймати |
||
любые в некоторых диапазонах значе- |
будь-які у деяких діапазонах значення у |
||
ния в любые моменты времени. |
будь-які моменти часу. |
|
О
Обратная связь – линия связи,
передающая информацию и энергию с выхода функционального элемента или системы на вход функционального элемента или системы.
Объект управления – управляе-
мая и наблюдаемая часть среды, для достижения желаемых результатов функционирования которой вырабатываются управляющие воздействия.
Зворотний зв’язок – лінія зв’язку,
яка передає інформацію і енергію з виходу функціонального елемента або системи на вхід функціонального елемента або системи.
Об'єкт управління – керована та спостережувана частина середовища, для досягнення бажаних результатів функціонування якої виробляються керуючі діяння.
179
Объект автоматического пози- |
Об’єкт автоматичного позиціо- |
|||||
ционирования – |
подсистема, сформи- |
нування |
– підсистема, сформована |
|||
рованная таким образом, что выполняя- |
таким чином, що виконуються дві |
|||||
ются два условия: |
|
|
умови: |
|
|
|
1) сигнал управления |
позволяет |
1) |
сигнал |
керування |
дозволяє |
|
целенаправленно |
изменять |
значения |
цілеспрямовано |
змінювати |
значення |
|
управляемых величин за конечное вре- |
керованих величин за кінцевий час; |
|||||
мя; |
|
|
2) цілеспрямовану зміну керованих |
2)целенаправленное изменение величин можна оцінювати за
управляемых величин можно оценивать с помощью измерений в реальном масштабе времени.
Объект автоматического управ-
ления (ОАУ) – подсистема, сформированная таким образом, что выполняются два условия:
1)сигнал управления позволяет переводить ОАУ из одного состояния в другое за конечное время;
2)переход ОАУ из одного состояния в другое можно оценивать с помощью измерений.
Одномерная система – система с одним входом и одним выходом.
Основные этапы управления –
определение цели управления; оценка возможности и стоимости достижения цели управления; выделение из среды или создание объекта управления; изучение статических или динамических свойств объекта управления и его взаимодействия с внешней средой; выбор критерия оценки качества процесса управления; организация структуры процесса управления; обеспечение необходимых условий работы системы управления; оценка текущей и будущей ситуаций; принятие решения и исполнение его; оценка результатов управления; развитие системы управления.
правлігою вимірювань у реальному масштабі часу.
Об’єкт автоматичного управлін-
ня (ОАУ) – підсистема, сформована таким чином, що виконуються дві умови:
1)сигнал керування дозволяє переводити ОАУ з одного стану в інший за кінцевий час;
2)перехід ОАУ з одного стану в інший можна оцінювати за допомогою вимірювань.
Одновимірна система – система з одним входом і одним виходом.
Основні етапи управління –
визначення мети управління; оцінка можливості та вартості досягнення мети управління; виділення з середовища або створення об’єкта управління; вивчення статичних або динамічних властивостей об’єкта управління і його взаємодії із зовнішнім середовищем; вибір критерію оцінки якості процесу управління; організація структури процесу управління; забезпечення необхідних умов роботи системи управління; оцінка поточної і майбутньої ситуацій; прийняття рішення і виконання його; оцінка результатів управління; розвиток системи управління.
180
Отклонение – разность между требуемым и действительным значениями величины.
Ошибка – неправильность в какой-либо работе, вычислении, измерении, написании, неправильное действие.
П
Передаточной функцией назы-
вается отношение изображений выходного сигнала объекта исследования ко входному сигналу, преобразованных по Лапласу при нулевых начальных условиях.
Перерегулирование – отношение максимального отклонения переходной характеристики от установившегося значения к этому значению, выраженное в процентах.
Переходная функция представ-
ляет собой реакцию объекта, находящегося в установившемся режиме, на ступенчатое воздействие.
Погрешность – отклонение полученного значения от требуемого. Погрешность измерения – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Существуют систематические и случайные погрешности.
Показатель качества управления
– количественная оценка качества управления. Примеры: установившаяся ошибка, время переходного процесса, перерегулирование и т. д.
Відхилення – різниця між необхідним і дійсним значеннями величини.
Помилка – неправильність у будьякій роботі, обчисленні, вимірі, написанні, неправильна дія.
Передавальною функцією нази-
вається відношення зображень вихідного сигналу об’єкта дослідження до вхідного сигналу, перетворених за Лапласом при нульових початкових умовах.
Перерегулювання – відношення максимального відхилення перехідної характеристики від усталеного значення до цього значення, виражене у відсотках.
Перехідна функція являє собою реакцію об’єкта, що знаходиться в усталеному режимі, на ступінчастий вплив.
Похибка – відхилення отриманого значення від необхідного. Похибка вимірювання – відхилення результату вимірювання від істинного значення вимірюваної величини. Існують систематичні і випадкові похибки.
Показник якості управління –
кількісна оцінка якості управління. Приклади: усталена похибка, час перехідного процесу, перерегулювання та ін.
181
Полоса пропускания – |
диапазон |
Смуга пропускання |
– |
діапазон |
|||||||||
частот, в пределах которого амплитуда |
частот, в межах якого амплітуда |
||||||||||||
колебаний выходного сигнала превы- |
коливань вихідного сигналу перевищує |
||||||||||||
шает уровень 0,707 от требуемого зна- |
рівень 0,707 від необхідного значення. |
||||||||||||
чения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Принцип |
управления |
– |
способ |
Принцип |
управління |
- |
спосіб |
||||||
формирования |
управляющего |
воздей- |
формування |
керуючого |
впливу. |
||||||||
ствия. |
Фундаментальные |
принципы |
Фундаментальні принципи управління: |
||||||||||
управления: управление по задающему |
управління за задавальним діянням, |
||||||||||||
воздействию, управление по возмуща- |
управління за збурним діянням, |
||||||||||||
ющему воздействию, управление по |
управління за відхиленням. Розвиток |
||||||||||||
отклонению. Развитие принципов упра- |
принципів |
управління: |
|
|
ієрархічне |
||||||||
вления: иерархическое управление, |
управління, управління за станом, |
||||||||||||
управление по состоянию, оптимальное |
оптимальне |
управління, |
|
адаптивне |
|||||||||
управление, адаптивное управление, |
управління, комбіноване управління. |
||||||||||||
комбинированное управление. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Работоспособным называется со- |
Працездатним |
називається |
стан |
||||||||||
стояние системы, при котором она спо- |
системи, при якому вона здатна |
||||||||||||
собна выполнять требуемые функции, |
виконувати необхідні функції, збері- |
||||||||||||
сохраняя значения заданных показате- |
гаючи значення заданих показників у |
||||||||||||
лей в установленных пределах. |
|
встановлених межах. |
|
|
|
|
|||||||
Разомкнутая система |
управле- |
Розімкнена система управління – |
|||||||||||
ния – |
система управления, не имеющая |
система управління, яка не має |
|||||||||||
обратной связи. |
|
|
|
|
зворотного зв'язку. |
|
|
|
|
|
|||
Регулирование – |
поддержание по- |
Регулювання |
- |
|
підтримання |
||||||||
стоянства или изменение по требуемо- |
сталості або зміна за необхідним |
||||||||||||
му закону некоторой физической вели- |
законом деякої фізичної величини. |
||||||||||||
чины. Примеры: стабилизация высоты |
Приклади: стабілізація висоти і |
||||||||||||
и скорости полета самолета, наведение |
швидкості польоту літака, наведення |
||||||||||||
ракеты на цель, синхронизация манев- |
ракети |
на |
ціль, |
синхронізація |
|||||||||
рирования группы самолетов, стабили- |
маневрування |
|
групи |
|
|
літаків, |
|||||||
зация амплитуды и частоты напряже- |
стабілізація |
амплітуди |
|
і |
частоти |
||||||||
ния генератора. |
|
|
|
|
напруги генератора. |
|
|
|
|
|
|||
Редуктор – |
это зубчатая или гира- |
Редуктор – це зубчаста або гідра- |
|||||||||||
влическая передача, |
предназначенная |
влічна передача, призначена для зміни |
|||||||||||
для изменения угловых скоростей, вра- |
кутових |
швидкостей, |
|
обертальних |
|||||||||
щающих моментов и моментов инерции. |
моментів і моментів інерції. |
|
|
182
С
Синтез – 1. Мысленное или реальное соединение объектов в единое целое. 2. Проектирование устройства по заданным требованиям к его свойствам. Примеры: синтез корректирующих устройств, синтез систем оптимального управления.
Система автоматического упра-
вления – это совокупность функциональных элементов, объединенных в соответствии с выбранным принципом автоматического управления и обеспечивающих выполнение поставленных задач.
Система интеллектного управ-
ления должна иметь способность воспринимать информацию о процессах, возмущениях и условиях функционирования, выводить заключение и обучаться.
Стабилизация – обеспечение постоянства управляемых величин.
Стабилизация ЛА – удержание связанных с ЛА осей и вектора линейной скорости вблизи требуемых значений; обеспечение устойчивости ЛА.
Статическая система управле-
ния – система, в которой при стремлении внешнего воздействия к постоянной величине ошибка стремится к постоянной величине, зависящей от величины внешнего воздействия. Различают статические по задающему и по возмущающему воздействиям системы.
Статической характеристикой
объекта называется зависимость его
Синтез – 1. Уявне або реальне з'єднання об'єктів у єдине ціле. 2. Проектування пристрою за заданими вимогами до його властивостей. Приклади: синтез коригувальних пристроїв, синтез систем оптимального управління.
Система автоматичного упра-
вління – це сукупність функціональних елементів, об'єднаних відповідно до обраного принципу автоматичного управління і таких, що забезпечують виконання поставлених задач.
Система інтелектного управлін-
ня повинна мати здатність сприймати інформацію про процеси, збурення і умови функціонування, виводити висновок і навчатися.
Стабілізація – забезпечення сталості керованих величин.
Стабілізація ЛА – утримання пов'язаних з ЛА осей і вектора лінійної швидкості поблизу необхідних значень; забезпечення стійкості ЛА.
Статична система управління –
система, в якій при прагненні зовнішнього діяння до постійної величини помилка прагне до постійної величини, яка залежить від величини зовнішнього діяння. Розрізняють статичні за задавальним і за збурним діяннями системи.
Статичною характеристикою
об’єкта називається залежність його
183
выходного сигнала от входного |
вихідного сигналу від вхідного сигналу, |
сигнала, снятая в установившемся |
знята в усталеному режимі функціо- |
режиме функционирования. |
нування. |
Стационарная система – система,
в которой сдвиг входного сигнала по времени приводит к такому же сдвигу выходного сигнала.
Стаціонарна система – система, в
якій зсув вхідного сигналу за часом призводить до такого ж зсуву вихідного сигналу.
Стационарность – |
свойство сис- |
Стаціонарність – |
властивість |
тем, характеризующее |
независимость |
систем, що характеризує незалежність |
|
их функционирования от сдвига по |
їх функціонування від зсуву за часом. |
||
времени. |
|
|
|
Структура системы управления |
Структура системи управління – |
– совокупность элементов, связей и отношений между ними в системе управления.
Структурная схема – это графи-
ческое изображение операторного уравнения, описывающего процесс преобразования сигналов.
Т
Точность – свойство систем, характеризующее степень приближения выходного сигнала к требуемому значению. Оценивается в переходном и установившемся режимах, при постоянных, степенных, гармонических и случайных воздействиях, с помощью статических и скоростных ошибок, линейных и квадратичных интегральных оценок и т. д.
У
сукупність елементів, зв’язків і відносин між ними в системі управління.
Структурна схема – це графічне зображення операційного рівняння, що описує процес перетворення сигналів.
Точність – властивість систем, що характеризує ступінь наближення вихідного сигналу до необхідного значення. Оцінюється в перехідному і усталеному режимах, при постійних, степеневих, гармонійних і випадкових впливах, за допомогою статичних і швидкісних помилок, лінійних і квадратичних інтегральних оцінок тощо.
Управление – последовательность |
Управління – послідовність дій |
действий целевого изменения состо- |
цільового змінення стану об'єкта |
яния объекта управления. |
управління. |
184
Управляемость – свойство объек-
та, заключающееся в том, что существуют управляющие воздействия, способные обеспечить достижение цели управления в условиях заданных ограничений.
Установившийся режим функ-
ционироания – функционирование объекта, при котором его выбранные характеристики практически не изменяются. В качестве таких характеристик могут быть выходные сигналы, их скорости, амплитуды их колебаний и т. п.
Керованість – властивість об'єкта, що полягає в тому, що існують керуючі впливи, здатні забезпечити досягнення мети управління в умовах заданих обмежень.
Сталий режим функціонування –
функціонування об'єкта, при якому його вибрані характеристики практично не змінюються. Такими характеристиками можуть бути вихідні сигнали, їх швидкості, амплітуди їх коливань і т. п.
Устойчивая система – система,
все невозмущенные движения которой устойчивы. Линейная система устойчива, если она возвращается в состояние равновесия после прекращения действия возмущений.
Устойчивость – это свойство системы возвращаться в исходное состояние после кратковременного вывода ее из этого состояния и прекращения действия возмущения.
Устойчивость по Ляпунову –
способность объекта сохранять достаточно малыми отклонения значений координат возмущенного движения после действия возмущений от значений тех же координат невозмущенного движения, если эти отклонения были достаточно малыми в момент окончания возмущения.
Стійка система – система, всі незбурені рухи якої стійкі. Лінійна система стійка, якщо вона повертається в стан рівноваги після припинення дії збурень.
Стійкість – це властивість системи повертатися до вихідного стану після короткочасного виведення її з цього стану і припинення дії збурення.
Стійкість за Ляпуновим –
здатність об'єкта зберігати досить малими відхилення значень координат збуреного руху після дії збурень від значень тих же координат незбуреного руху, якщо ці відхилення були досить малими в момент закінчення збурення.
Устройство автоматического по- |
Пристрій автоматичного |
пози- |
||
зиционирования (УАП) – подсистема, |
ціонування |
(ПАП) – |
підсистема, |
|
сформированная таким образом, что |
сформована |
таким |
чином, |
що |
выполняются два условия: |
виконуються дві умови: |
|
|
|
1) на вход устройства поступают |
1) на |
вхід пристрою надходять |
185
сигналы задающих воздействий и сигналы измерений, преобразующиеся
ввыходной сигнал управления;
2)сигналы управления целенаправленно изменяют значения управляемых величин так, что выполняются заданные требования к качеству функционирования всей системы.
Устройство автоматического управления (УАУ) – подсистема,
сформированная таким образом, что выполняются два условия:
1)на вход УАУ поступают задающий сигнал и сигналы измерений, преобразующиеся с помощью алгоритма управления в выходной сигнал управления;
2)сигнал управления переводит ОАУ из одного состояния в другое так, что выполняются заданные требования
ккачеству функционирования системы.
Ф
Фазочастотная характеристика
(ФЧХ) линеаризованного объекта исследования представляет зависимость разности фаз выходного и входного гармонических сигналов от частоты.
Функциональная схема –
графическое представление изделия, на котором изображены функциональные части и связи между ними с разъяснением процессов, протекающих в отдельных функциональных цепях изделия или в изделии в целом.
Ч
Частотная передаточная функ-
ция – зависимость комплексного коэффициента преобразования от
сигнали задавальних впливів і сигнали вимірювань, що перетворюються у вихідний сигнал управління;
2) сигнали управління цілеспрямовано змінюють значення керованих величин так, що виконуються задані вимоги до якості функціонування всієї системи.
Пристрій автоматичного упра-
вління (ПАУ) – підсистема, сформована таким чином, що виконуються дві умови:
1)на вхід ПАУ надходять задавальний сигнал і сигнали вимірювань, що перетворюються за допомогою алгоритму управління у вихідний сигнал управління;
2)сигнал управління переводить ОАУ з одного стану в інший так, що виконуються задані вимоги до якості функціонування системи.
Фазочастотна характеристика
(ФЧХ) лінеаризованого об'єкта дослідження являє собою залежність різниці фаз вихідного і вхідного гармонійних сигналів від частоти.
Функціональна схема – графічне подання виробу, на якому зображено функціональні частини і зв'язки між ними з роз'ясненням процесів, що відбуваються в окремих функціональних колах виробу або у виробі в цілому.
Частотна передавальна функ-
ція – залежність комплексного коефіцієнта перетворення від частоти.
186
частоты. Равна преобразованию Фурье |
Дорівнює |
перетворенню |
Фурьє |
||
импульсной |
переходной |
характе- |
імпульсної перехідної характеристики. |
||
ристики. |
|
|
|
|
|
Частотная характеристика – это |
Частотна |
характеристика |
– це |
||
реакция системы в установившемся ре- |
реакція системи в усталеному режимі |
||||
жиме на синусоидальный входной сиг- |
на синусоїдальний вхідний сигнал при |
||||
нал при изменении его частоты во всем |
зміні його частоти у всьому можливому |
||||
возможном диапазоне. |
|
діапазоні. |
|
|
Ц
Цель управления – перевод и удержание объекта управления в желаемом или требуемом состоянии.
Мета управління – переведення і утримання об'єкта управління в бажаному або необхідному стані.
187
СОДЕРЖАНИЕ
ЗМІСТ
ПРЕДИСЛОВИЕ |
|
|
ПЕРЕДМОВА |
|
|
|
|
3 |
||||
1. От проблем к задачам и далее к |
1. Від проблем до задач і далі |
|
||||||||||
технологиям |
автоматизации |
– таков |
технологій автоматизації – |
такий |
|
|||||||
путь прогресса |
|
|
шлях прогресу |
|
|
|
|
7 |
||||
1.1. Проблематика современного этапа |
1.1. Проблематика сучасного ета- |
|
||||||||||
развития |
|
|
|
|
пу розвитку |
|
|
|
|
|
7 |
|
1.2. Жизненный цикл систем управле- |
1.2. |
Життєвий |
цикл |
систем |
|
|||||||
ния |
|
|
|
|
управління |
|
|
|
|
|
13 |
|
1.3. Особенности эскизного проектиро- |
1.3. Особливості ескізного проек- |
|
||||||||||
вания САУ |
|
|
|
тування САУ |
|
|
|
|
|
18 |
||
2. Метод логарифмических ампли- |
2. Метод логарифмічних амплі- |
|
||||||||||
тудно-частотных характеристик |
тудно-частотних характеристик |
25 |
||||||||||
2.1. История развития метода |
|
2.1. Історія розвитку метода |
25 |
|||||||||
2.2. Технология синтеза САУ методом |
2.2. Технологія синтезу САУ ме- |
|
||||||||||
ЛАЧХ |
|
|
|
|
тодом ЛАЧХ |
|
|
|
|
|
26 |
|
2.2.1. Подготовка исходных данных |
2.2.1. Підготовка вихідних даних |
26 |
||||||||||
2.2.2. |
Построение |
располагаемой |
2.2.2. Побудова наявної ЛАЧХ ро- |
|
||||||||
ЛАЧХ разомкнутой системы |
|
зімкненої системи |
|
|
|
29 |
||||||
2.2.3. Построение желаемой ЛАЧХ и |
2.2.3. Побудова бажаної ЛАЧХ і |
|
||||||||||
ЛАЧХ |
корректирующего |
элемента, |
ЛАЧХ |
коригувального |
елемента, |
|
||||||
определение |
передаточной |
функции |
визначення передавальної функції |
|
||||||||
КЭ |
|
|
|
|
КЕ |
|
|
|
|
|
|
34 |
2.2.4. Расчет переходных характе- |
2.2.4. Розрахунок перехідних ха- |
|
||||||||||
ристик |
скорректированной |
системы, |
рактеристик |
скоригованої |
систе- |
|
||||||
определение показателей качества |
ми, визначення показників якості |
39 |
||||||||||
2.2.5. Разработка схемы набора пере- |
2.2.5. Розроблення схеми |
набору |
|
|||||||||
даточной функции КЭ на лабора- |
передавальної |
функції |
КЕ на |
|
||||||||
торном стенде |
|
|
|
лабораторному стенді |
|
|
40 |
|||||
2.3. Пример решения задачи синтеза |
2.3. Приклад вирішення завдання |
|
||||||||||
САС угловой скорости вращения вала |
синтезу САС |
кутової |
швидкості |
|
||||||||
электромеханического привода |
обертання |
вала |
електромеха- |
|
||||||||
|
|
|
|
|
нічного приводу |
|
|
|
43 |
188