- •«Основы автоматики и систем автоматического управления
- •1Лекция №1 Введение
- •1.1Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе
- •1.2История развития сау
- •1.3Основные определения и термины
- •1.4Принцип обратной связи
- •1.5Система и ее среда
- •1.6Вопросы
- •2Лекция №2 Постановка задачи управления технологическими процессами производства рэс
- •2.1Рабочие операции и операции управления
- •2.2Понятие об объекте управления и управляющей подсистеме
- •2.3Постановка задачи
- •Вопросы
- •3Лекция №3 Решение задачи управления
- •3.1Решение общей задачи управления
- •3.2Частные решения задачи управления
- •3.3Вопросы
- •4Лекция №4 Сведения о технических средствах автоматики
- •4.1Сравнение биологических и технических систем управления
- •4.2Исполнительные устройства
- •Классификация технических задач управления
- •4.3Элементы системы автоматического управления технологическими процессами
- •4.4Устройства измерения параметров технологических процессов
- •4.5Различитель уровня
- •4.6Вопросы
- •5Лекция №5 Вторичные приборы сау
- •5.1Классификация вторичных приборов
- •5.2Усилительные устройства
- •5.3Проектирование и теория управления производственными процессами
- •5.4Вопросы
- •6Лекция №6 Математическое описание линейных систем автоматического управления
- •6.1Классификация систем
- •6.2Принцип суперпозиции
- •6.3Уравнения динамических систем
- •6.4Передаточные функции
- •6.5Частотные функции
- •6.6Временные характеристики сау. Понятие о функции Грина
- •6.7Вопросы
- •7Лекция №7 Типовые звенья сау
- •7.1Вопросы
- •8Лекция №8 Передаточные функции типовых звеньев
- •8.1Вопросы
- •9Лекция №9 Устойчивость линейных стационарных систем
- •9.1Понятие устойчивости
- •9.2Устойчивость по входу
- •9.3Характеристическое уравнение
- •9.4Необходимое и достаточное условие устойчивости
- •9.5Условие строгой реализуемости передаточной функции
- •9.6Алгебраические критерии устойчивости
- •9.7Критерий устойчивости Гурвица
- •9.8Критерий Льенара
- •9.9Критерий устойчивости Рауса
- •9.10 Вопросы
- •10Лекция № 10 Частотные критерии устойчивости
- •10.1Критерий Михайлова
- •10.2Анализ устойчивости типовых структур
- •10.3Понятие запаса устойчивости по амплитуде и фазе
- •10.4Влияние звена чистого запаздывания на устойчивость
- •10.5Вопросы
- •11Лекция №11 Основы анализа качества линейных стационарных сау
- •11.1Постановка задачи
- •11.2Показатели качества переходного процесса
- •11.3 Интегральные показатели качества
- •11.4Вопросы
- •12Лекция №12 Анализ точности работы линейной системы автоматического управления
- •12.1Случайные процессы в линейных стационарных системах
- •12.2Вопросы
- •13Лекция №13 Полигауссовы модели случайных воздействий и методы их анализа
- •13.1Дифференцирующее звено
- •13.2Средняя квадратическая ошибка системы
- •13.3Вопросы
- •14Лекция №14 Синтез линейных стационарных систем
- •14.1Проектирование сау
- •14.2Синтез линейных систем методом частотных характеристик
- •14.3Вопросы
- •15Лекция №15 Расчет передаточных функций корректирующих устройств
- •15.1Вопросы
- •16Лекция № 16 Синтез сау методом логарифмических частотных характеристик
- •16.1 Общие замечания
- •16.2Синтез сау методом логарифмических частотных характеристик
- •16.3Подчиненное управление в сау
- •Примечание:
- •16.4 Модальное управление в сау
- •16.5 Вопросы
- •17Лекция № 17 Синтез систем с неполной информацией о входных воздействиях
- •17.1Ограничение суммарной ошибки
- •17.2Вопросы
1.6Вопросы
Какие этапы развития можно выделить в теории автоматического управления?
Что называется автоматическим управлением?
Что называется системой автоматического управления?
Какая система является изолированной?
Что рассматривает микроанализ систем автоматического управления?
Что рассматривает микроанализ систем автоматического управления?
2Лекция №2 Постановка задачи управления технологическими процессами производства рэс
2.1Рабочие операции и операции управления
Любой целенаправленный процесс, происходящий в производстве РЭС, представляет собой организованную совокупность операций. Эти операции можно разделить на две группы:
1. Рабочие операции;
2. Операции управления.
Рабочие операции - это действия, необходимые непосредственно для выполнения процесса в соответствии с природой (физические, химические) и законами, определяющими ход процесса производства. Например, технологический процесс напыления на термовакуумной установке, или технологический процесс травления пленок. Это операция подачи и закрепления подложки, установки материала и нанесения пленки.
Операция управления. Для достижения цели процесса управления рабочие операции должны организовываться и направляться действиями другого рода, называемыми операциями управления. Так, в процессе напыления, к таким операциям относятся своевременное включение и выключение установки, поддержание заданной величины тока напыления или движение подложкодержателя по определенной траектории.
Совокупность операций управления образует процесс управления. Система, в которой осуществляется процесс управления, называется системой управления.
В структурном аспекте любую систему управления можно представить взаимосвязанной совокупностью объекта управления, т.е. производственного процесса и управляющего органа.
2.2Понятие об объекте управления и управляющей подсистеме
Объект управления называется управляемой подсистемой, а управляющий орган называется управляющей подсистемой.
Воздействие окружающей среды называется возмущающим воздействием.
Объектом управления могут быть отдельное технологическое оборудование, технологический процесс, бригада рабочих (группа студентов) или рабочий, цех или все предприятие, производственное объединение или отрасль народного хозяйства.
Рис 2.1
В качестве управляющего органа можно рассматривать устройство или человека, управляющих технологическим оборудованием, технологическим процессом.
Управляющим органом является так же мастер цеха, декан факультета, староста студенческой группы и т.д.
2.3Постановка задачи
Любой процесс управления должен быть целенаправленным. Это значит, что управляющему органу должна быть известна цель управления, т.е. информация, используя которую можно определить желаемое состояние объекта управления. Управляющий орган воздействует на объект управления так, чтобы его состояние соответствовало желаемому.
Объект управления представляет собой открытую систему, а значит, находится в динамическом взаимодействии с внешней средой.
Влияние внешней среды на объект управления, как правило, носит неконтролируемый характер и выражается в случайном изменении его состояния. Воздействие внешней среды на объект управления называют возмущающим воздействием.
Поведение любой системы управления определяется целью управления, характером возмущающих воздействий, а также свойствами объекта управления и управляющего органа.
Для формализации задачи управления введен ряд определений. Предположим, что вся доступная информация о поведении объекта управления содержится в n функциях времени yi(t) , i = l,2,...,n (или i = l, n). Будем рассматривать переменные уi =yi(t) как компоненты многомерной векторной функции y(t)=[y1(t),...,yn(t)], называемой вектором состояния объекта управления.
В системе управления переменные уi являются контролируемыми выходными переменными объекта управления и одновременно входными переменными управляющего органа (рис. 2.1).
Состояние объекта управления изменяется под действием двух основных факторов.
Первый фактор - влияние возмущающих воздействий. Эти воздействия, как правило, формируются во внешней (по отношению к системе управления) среде и оказывают неконтролируемое влияние на объект управления.
Условимся характеризовать возмущающее воздействие вектор - функцией f(t)=[f1(t),...,fk(t)] , называемой вектором возмущения.
Второй фактор - изменяющий вектор управления U(t), представляет собой целенаправленное влияние управляющего органа на объект управления, которое будет описываться вектор - функцией U(t)=[U1(t),...,Um(t)] и называть вектором управления или управляющим воздействием.
В системе управления переменные Uj(t), j =1,m , являются входными переменными объекта управления (управляющими переменными) и одновременно выходными переменными управляющего органа.
В любой момент времени t состояние объекта управления y(t) является функцией векторов управляющего и возмущающих воздействий U(t), f(t), а также начального состояния y(t0), т.е.
y(t)=Y{U(t),f(t),y(t0)}, (2.1)
Уравнение (2.1) есть математическая модель объекта управления, описывающая закон era Функционирования. Единственный фактор, который целенаправленно может изменять в процессе управления - это вектор управления U(t).
Желаемое состояние объекта управления не всегда бывает заранее известно. Поэтому задача управления формулируется следующим образом:
Найти такой вектор управления U(t) и вектор состояния y(t), которые обеспечивают достижение цели управления.
Цель управления может иметь различную формулировку, однако в большинстве случаев формально ее можно определить значением j некоторого функционала J, который называют показателем цели управления или критерием управления:
j=J{y(t),f(t),U(t)}. (2.2)
В реальных объектах управления изменение вектора состояния и вектора управления может происходить лишь в определенной конечной области значений, что формально представляет систему следующих ограничений:
U(t) A(t); y(t) B(t). (2.3)
Здесь A(t) и B(t) - замкнутые области, соответственно, векторного пространства управлений и векторного пространства состояний.