- •В. Л. Федоров, а. В. Бубнов теория автоматического управления
- •Введение
- •1. Основные понятия теории автоматического управления
- •1.1. Классификация объектов управления
- •1.2. Принципы автоматического управления
- •1.2.1. Разомкнутые сау (принцип разомкнутого управления)
- •1.2.2. Принцип компенсации (управление по возмущению)
- •1.2.3. Принцип обратной связи. Регулирование по отклонению
- •1.2.4. Комбинированное управление (сочетание принципов замкнутой и разомкнутой систем)
- •1.3. Понятие о качестве систем автоматического управления
- •1.4.5. Классификация по свойствам объекта управления и регулятора
- •1.4.6. Классификация по идеализации математического описания
- •1.4.7. Классификация по количеству регулируемых величин
- •1.4.8. Классификация по свойствам в установившемся режиме (величине ошибки регулирования)
- •1.5. Типовая функциональная схема сау
- •2. Линейные системы автоматического управления
- •2.1. Передаточные функции
- •2.2. Частотные характеристики
- •2.3. Логарифмические частотные характеристики
- •2.4. Типовые динамические звенья сау
- •2.4.1. Усилительное звено (идеальное усилительное, безынерционное, пропорциональное)
- •2.4.2. Апериодическое звено (инерционное, апериодическое первого порядка)
- •2.4.3. Интегрирующее звено
- •2.4.4. Дифференцирующее звено (идеальное дифференцирующее звено)
- •2.4.5. Форсирующее звено (форсирующее звено первого порядка)
- •2.4.6. Реальное дифференцирующее звено (не типовое звено)
- •2.4.7. Колебательное звено
- •2.4.8. Звено чистого запаздывания
- •2.5. Структурные схемы сау
- •2.5.1. Правила преобразования структурных схем
- •2.6. Передаточные функции замкнутой сау по задающему воздействию и возмущению
- •2.7. Построение логарифмических характеристик сау
- •2.8. Устойчивость линейных сау
- •2.8.1. Критерий устойчивости Гурвица
- •2.8.2. Критерий устойчивости Найквиста
- •2.8.3. Логарифмический критерий устойчивости
- •2.8.4. Запасы устойчивости по амплитуде и фазе
- •2.9. Точность сау в установившихся режимах
- •2.9.1. Точность сау в статическом стационарном режиме
- •2.9.1.2. Система управления с регулятором вида
- •2.9.2. Точность сау в динамическом стационарном режиме
- •2.9.3. Коэффициенты ошибок
- •2.9.4. Определение установившейся ошибки при движении сау по гармоническому закону
- •2.10. Повышение статической точности сау
- •2.10.1. Повышение коэффициента передачи k разомкнутой цепи
- •2.10.2. Повышение порядка астатизма сау
- •2.11. Синтез систем автоматического управления
- •2.11.1. Основные этапы синтеза сау.
- •2.11.2. Частотный синтез. Типовые лах
- •2.11.3. Выбор желаемой типовой лах
- •2.11.4. Связь параметров типовых лах между собой и с показателями качества переходного процесса
- •2.11.5. Определение передаточной функции корректирующего устройства
- •2.11.6. Пример синтеза сау
- •2.12. Корректирующие устройства сау
- •2.12.1. Виды корректирующих устройств
- •Библиографический список
- •Содержание
- •2. Линейные системы автоматического управления 24
1.4.5. Классификация по свойствам объекта управления и регулятора
1.4.5.1. Стационарные САУ – в процессе функционирования таких систем параметры ОУ и Р не изменяются. Такие САУ описываются линейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами.
1.4.5.2. Нестационарные САУ – в процессе функционирования таких систем параметры ОУ и Р изменяются. Такие САУ описываются линейными дифференциальными уравнениями с переменными коэффициентами.
1.4.5.3. Системы управления с распределенными параметрами – описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.
1.4.6. Классификация по идеализации математического описания
1.4.6.1. Линейные САУ. К ним относятся три типа вышеперечисленных систем, а также линейные САУ с запаздыванием (хотя бы одно из звеньев системы обладает чисто временным запаздыванием) и линейные импульсные системы (описываются линейными разностными уравнениями).
1.4.6.2. Нелинейные САУ – такие, в которых хотя бы в одном звене нарушается линейность статической характеристики или имеет место любое другое нарушение линейности уравнений динамики звена (произведение переменных или их производных, корень, квадрат или более высокая степень переменных и их производных и т.д.).
1.4.7. Классификация по количеству регулируемых величин
1.4.7.1. Одномерные САУ – системы, в которых производится регулирование одной выходной величины.
1.4.7.2. Многомерные САУ – системы, в которых производится регулирование двух и более выходных величин.
1.4.8. Классификация по свойствам в установившемся режиме (величине ошибки регулирования)
1.4.8.1. Статическая САУ – такая, в которой постоянное внешнее воздействие создает неизменную статическую ошибку в установившемся режиме.
1.4.8.2. Астатическая САУ – такая, в которой внешнее воздействие не создает статическую ошибку в установившемся режиме.
1.5. Типовая функциональная схема сау
Система управления любой физической природы состоит из следующих основных элементов (рис. 1.23).
Задающее устройство (ЗУ) 1 – предназначено для установления желаемого значения выходной величины. Чаще всего это преобразующее устройство (преобразователь), которое изменяет физическую природу входного сигнала для возможности его использования в самой системе управления.
Элементы сравнения 2, 4. Элемент 2 определяет отклонение выходной величины от задающего значения и создает сигнал ошибки регулирования.
Рисунок 1.23
Регулятор (Р) может состоять из нескольких звеньев. На приведенной функциональной схеме это элементы 3, 4, 5, 6, 8.
Корректирующие устройства (КУ) 3, 8 повышают устойчивость и улучшают динамические свойства САУ. В зависимости от способов включения их разделяют на последовательные КУ (3) и КУ местной обратной связи (8).
Усилительное устройство 5 предназначено для усиления мощности сигналов в регуляторе. Широко используются электронные, магнитные, пневматические и гидравлические усилители.
Исполнительное устройство (ИУ) 6 служит для непосредственного воздействия (часто через механические передачи) на объект управления 7.
Так, на рисунке 1.24 исполнительным устройством является электрический двигатель, который через механическую передачу (система барабан – трос) приводит в движение руль поворота водного или воздушного судна.
Рисунок 1.24