ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ПОДГОТОВКИ ПЕРЕПОДГОТОВКИ ИНЖЕНЕРНЫХ КАДРОВ

КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Теория автоматического управления

Рабочая программа, методические указания и контрольные задания

Специальность 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств»

	заочное сокращенное
Курс	2	3
Семестр	4	5
Всего часов по учебному плану	330
Всего часов аудиторных занятий	14	22
Лекции, час.	8	10
Лабораторные занятия, час.		12
Практические занятия, час.	6
Контрольная работа (семестр)	4	5
Курсовая работа (семестр)		5
Зачет (семестр)	4
Экзамен (семестр)		5

Составитель:

ст. преп. Харькин О.С.

Зав. кафедрой

д.т.н., проф. Сердобинцев Ю.П.

Волгоград

2005

1 Содержание и объем дисциплины

Введение. Понятие об управлении и системах автоматического управления (САУ), принципы управления. Классификация САУ. Задачи теории управления. Объекты управления. Математические модели САУ.

Математические основы построения логических управляющих устройств. Логические функции. Законы алгебры логики. Равносильные преобразования, нормальные формы логических функций. Минимизация логических функций. Метод непосредственного упрощения, карты Карно, неопределенных коэффициентов. Построение релейно – контактных схем.

Понятие однотактных систем, способы описания. Синтез однотактных систем на основе таблиц истинности и карт Карно. Построение структурных схем однотактных систем.

Многотактные системы. Синтез многотактных систем на основе таблиц включений и циклограмм. Память в многотактных системах, триггеры, таблицы триггеров. Минимизация функций по методу логического подбора. Структурные схемы многотактных систем.

Линейные непрерывные модели и характеристики систем. Дифференциальные уравнения, передаточные функции, алгоритмические структуры систем. Типовые воздействия. Временные (переходная и весовая) характеристики. Частотные характеристики

Типовые звенья линейных САУ, их характеристики. Эквивалентные преобразования алгоритмических схем. Частотные характеристики разомкнутых систем.

Замкнутые САУ и их характеристики. Передаточные функции и характеристические уравнения систем по задающему и возмущающему воздействиям, относительно ошибки.

Модели вход – состояние – выход – системы уравнений в форме пространства состояний. Переменные состояния, структурные представления систем, описываемых в пространстве состояний. Возможности преобразований пространства состояний.

Анализ систем управления. Устойчивость линейных САУ. Понятие устойчивости. Критерии устойчивости (алгебраические и частотные). Анализ устойчивости по логарифмическим характеристикам.

Инвариантность, чувствительность, управляемость и наблюдаемость САУ.

Показатели качества процессов регулирования. Косвенные оценки качества (корневые, частотные, интегральные).

Точность САУ. Точность систем при типовых воздействиях. Коэффициенты ошибок.

Синтез систем управления, общие положения, задачи. Виды корректирующих устройств. Частотные методы синтеза корректирующих устройств. Синтез регуляторов, расчет настроек типовых регуляторов. Аналитическое конструирование регуляторов.

Нелинейные САУ. Структура нелинейных систем, типовые нелинейности. Методы исследования нелинейных систем (фазовых траекторий, припасовывания, гармонической линеаризации). Устойчивость нелинейных систем, второй метод Ляпунова. Частотный метод исследования абсолютной устойчивости.

Случайные процессы в САУ и их основные характеристики. Корреляционные функции. Модели случайных процессов. Расчет линейных систем при случайных воздействиях. Фильтрация случайных процессов в линейных САУ. Статистическая линеаризация нелинейных элементов.

Многомерные системы, особенности их исследования. Системы с запаздыванием.

Дискретные системы автоматического управления. Основные понятия, классификация. Математическое описание импульсных систем, частотные характеристики. Дискретное преобразование Лапласа. Z-преобразование. Анализ импульсных систем. Цифровые системы автоматического управления.

Методы теории оптимальных систем управления. Общие положения, постановка задачи, классификация. Классическое вариационное исчисление, уравнение Эйлера. Принцип максимума. Метод динамического программирования. Анализ и синтез оптимальных систем. Системы оптимального быстродействия. Теорема об n интервалах, определение моментов переключения.

Основные понятия о системах адаптивного управления.