2 Робоча програма і методичні вказівки

2.1 Автоматичні системи і задачі теорії автоматичного управління

Введення в проблематику автоматичних систем. Виробнича техніка і проблема управління. Технічне і суспільне значення автоматизації. Управління і регулювання в техніці, об'єкти і системи автоматичного управління (САУ). Принципи побудови САУ. Функціональний опис САУ та їхніх елементів. Класифікація САУ по призначенню і принципам роботи; системи стабілізації, програмного управління і системи, що стежать.

Основні поняття і задачі ТАУ. Ланки і системи автоматичного управління. Статичні і динамічні моделі САУ та їхніх ланок. Задачі і засоби математичного опису системи, цілей управління й умов функціонування. Математичне моделювання як засіб дослідження САУ. Роль обчислювальної техніки. Основні задачі САУ та роль математичних методів у їхньому рішенні. Подальша класифікація САУ по їхніх властивостях і математичному описі: Звичайні системи і системи з розподіленими параметрами, безупинні й дискретні, детерміновані й стохастичні, одномірні, багатомірні, лінійні та нелінійні, оптимальні й адаптивні системи. Роль лінійних моделей у теорії САУ.

Методичні вказівки.

Спочатку варто засвоїти основні поняття і визначення теорії автоматичного управління, звернувши увагу на класифікацію систем по алгоритмах функціонування і управління. Вивчення принципів побудови САУ доцільно проводити на прикладі типових систем стабілізації швидкості обертання двигуна постійного струму незалежного збудження і слідкуючої системи положення робочого механізму. Рекомендується вникнути у фізичні процеси, що відбуваються в окремих елементах САУ в процесі регулювання.

При аналізі системи управління виявляється дуже зручним представити її у виді з'єднання деяких типових, елементарних динамічних ланок. При цьому будь-який реальний елемент системи (після лінеаризації його рівняння динаміки) може бути представлений одним чи декількома типовими ланками, що істотно полегшує дослідження динаміки системи і дозволяє наочно показати процес перетворення в ній сигналів. Виявляється, що число таких типових ланок невелике. Спрямованість ланок дає можливість побудувати з типових ланок дуже складну систему, вихідний сигнал у якій буде змінюватися в такий же спосіб, як і у вихідній системі, описуваній диференціальним рівнянням високого порядку.

З викладеного випливає, що аналізу системи повинно передувати вивчення динамічних характеристик типових динамічних ланок. Необхідно знати диференціальні рівняння, передатні функції і часові характеристики типових динамічних ланок: підсилювального, аперіодичного, коливального, ідеального і реального інтегруючих, ідеального і реального диференціюючих; уміти визначати передатні функції; складати і перетворювати алгоритмічні (структурні) схеми динамічних ланок спрямованої дії і їхніх з'єднань.

Алгоритмічна (структурна) схема САУ наочно характеризує її динамічні властивості. За алгоритмічною схемою легко визначаються основні передатні функції САУ – розімкнутої і замкнутої системи, передатна функція помилки і передатних функцій системи по впливах, що обурюють.

При вивченні алгоритмічних систем САУ варто усвідомити, як вона може бути отримана з функціональної схеми.

При вивченні питань математичного моделювання САУ необхідно особливу увагу приділити можливостям сучасної обчислювальної техніки, в тому числі і на мікропроцесорній елементній базі – як універсальному засобу дослідження складних САУ.