- •«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
Вопросы
Что является основной задачей автоматического управления?
Что называется объектом управления?
Что называется управляемой величиной?
Что называется управляющим органом?
Что называется чувствительным элементом?
Что называется управляющим воздействием?
Что называется возмущением?
Что называется управляющим устройством?
Что называется функциональной схемой и из чего она состоит?
В чем суть принципа обратной связи?
Какой частный случай управления называется регулированием?
В чем отличие систем прямого и непрямого регулирования?
Какую формулировку имеет задача управления?
3Лекция №3 Решение задачи управления
3.1Решение общей задачи управления
Решение задачи управления состоит в том, чтобы найти такие значения векторов состояния у (t) и управления U(t) ,при которых выполняется условие:
(3.1)
На практике стремятся достичь того, чтобы модуль разности между достигнутым значением показателя цели управления j и значением J не превышал заранее заданной величины , т. е.
(3.2)
Значение J отражает качество управления.
В зависимости от типа системы управления вектор состояния у (t) называют планом или программой управления, а вектор управления U (t) - управляющим воздействием или решением.
В несколько иной форме задачу управления можно сформулировать следующим образом: найти и реализовать функциональную зависимость U(t)=U{y(t)}, обеспечивающую наилучшее приближение к заданному значению критерия управления
Выражение U(t)=U{y(t)} называют алгоритмом управления.
Задача управления упрощается, если цель управления задается как вектор желаемого состояния y*(t) , т.е. считается, что план и программа управления известны, и могут быть сообщены системе заранее, тогда критерий управления можно представить функционалом:
, (3.3)
где ошибка , a y(t) - вектор текущего состояния объекта управления.
Этот частный случай задачи управления называют задачей регулирования.
3.2Частные решения задачи управления
Полагая заданным y(t), найти закон регулирования:
(3.4)
который обеспечивает экстремум критерия:
j=J{y*(t) - y(t)} (3.5)
В этом плане задача регулирования является частным случаем задачи управления.
Таким образом, процесс управления можно разбить на совокупность следующих функций:
планирование и определение программ управления;
контроль;
формирование управляющего воздействия или принятие решения;
реализация управляющего воздействия или решения.
Определение программы управления (планирования) заключается в выработке траектории движения системы y*(t) в пространстве параметров ее состояния. Контроль состоит в измерении компонентов вектора состояния y(t) и определении вектора ошибки (t). Формирование управляющего воздействия (принятие решений) заключается в определении значений управляемых переменных, приводящих объект управления в желаемое состояние.
Реализация управляющего воздействия - это непосредственное физическое воздействие на объект управления.
Рассмотрим варианты систем управления: Функциональная схема системы регулирования, представленная на рис 3.2 отличается от схемы системы управления, отсутствием программатора. Желаемое состояние объекта задается извне и называется обычно задающим воздействием. Рисунок 3.1 имеет программатор, определяющий программу или план; устройство сравнения, осуществляющее программу контроля; устройство формирования управляющего воздействия; исполнительный орган, реализующий управляющее воздействие; объект управления; датчик или первичный преобразователь, который преобразует информацию о векторе состояния на физический носитель - электрический сигнал.
Рис.3.1 Функциональная схема системы управления
Рис.3.2 Функциональная схема системы регулирования
Таким образом, задачу регулирования можно рассматривать как частный случай задачи управления. Процесс управления можно условно разбить на совокупность следующих функций:
планирование или определение программы управления;
контроль;
формирование управляющего воздействия или принятие решения;
реализация управляющего воздействия или решения.
Определение программы управления (планирование) заключается в выработке траектории движения системы y*(t) в пространстве параметров ее состояния.
Контроль состоит в измерении значений компонентов вектора состояния x(t) и определении вектора ошибки (t).
Формирование управляющего воздействия (принятие решений), заключается в определении значений управляемых переменных, приводящих объект управления в желаемое состояние.
На рис. 3.1 представлен вариант функциональной схемы системы управления. Она имеет программатор, определяющий программу или план; устройство сравнения, осуществляющее операцию контроля; устройство формирования управляющего воздействия; исполнительный орган, реализующий управляющее воздействие; объект управления; датчик или первичный преобразователь, который переводит информацию о векторе состояния на физический носитель.
Функциональная схема системы (рис 3.2) регулирования отличается от схемы системы управления отсутствием программатора. Желаемое состояние объекта задается извне и называется обычно задающим воздействием.