Файл: Теория автоматического управления.doc

-74-

Теория автоматического управления

Вечерники:

Осенний семестр

Лекции –30 час., практические – 8 час., лаб. раб –12 час., экзамен.

Весенний семестр

Лекции 32 час., практические – 8 час., лаб. раб. –12 час., курсовой проект, защита, экзамен.

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЛИТЕРАТУРА

1.Солодовников В.В. Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. М. Машиностроение ,1985

2.Под редакцией Солодовникова В.В. Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования. Книга 1,2. М. Машиностроение, 1967

3.Воронов А.А. Основы теории автоматического регулирования. М., В.Ш. , 1977

4.Бесекерский В.А. , Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.,Наука,1975

5.Ройтенберг Я.Н. Автоматическое управление. М., Наука, 1978

6. Востриков А.С., Французова Г.А. Теория автоматического регулирования. - М: Высшая школа, 2004.

7.Анкимюк В.Л., Опейко О.Ф., Михеев Н.Н.. Теория автоматического управления.. – М: Дизайн ПРО,2002.

Литература.

Основная литература.

1. Бесекерский В.А., Попопв Е.П. Теория систем автоматического управления. – СПб.:Профессия,2003.

2. Подчукаев В.А. Теория автоматического управления. – М.:Физматлит,2005.

3. Ерофеев А.А. Теория автоматического управления – СПб.:Политехника,2005.

4. Гальперин М.В. Автоматическое управление-М.: ИД «Форум»-ИНФРАМ, 2007.

5. Душин С.Е., Зотов Н.С., Имаев Д.Х., Кузьмин Н.Н., Яковлев Б.В. Теория автоматического управления – М.: Высшая школа, 2005.

6. Востриков А.С., Французова Г.А. Теория автоматического регулирования – М.:Высшая школа,2004.

7. Ким Д.П. Теория автоматического управления, т.1,т.2.-М.:Физматлит,2004.

8. Анкимюк В.Л., Опейко О.Ф., Михеев Н.М. Теория автоматического управления. – М.:Дизайн ПРО,2002.

Дополнительная литература.

1. Савин М.Н.,Елсупов ВюСю, Пятина Е.Н. Теория автоматического управления – Ростов-на-Дону: Феникс,2007

2 Дорф.Р., Бишоп Р. Современные системы управления. – М.: Лаборатория базовых знаний,2004.

3. Под редакцией Пупкова К.А. Методы классической и современной теории автоматического управления. – М.:, МГТУ,2000.

4. Филипс Ч.,Харбор Р. Системы управления с обратной связью. М.: Лаборатория базовых знаний,2001.

Теория автоматического управления – прикладная наука, которая изучает принципы и методы построения автоматических систем, то есть систем, которые выполняют поставленные перед ними цели без участия человека

Если в контуре управления принимает участи человек, то такие системы называют автоматизированными системами.

ТАУ изучает управление определенными конкретными объектами управления.

Управление - организация определенного процесса, которая обеспечивает достижение определенной цели путем принятия соответствующих решений при выполнении определенных правил, алгоритмов, программ. Другими словами управление – процесс воздействия на объект управления с целью изменения его поведения в нужном направлении

Рассмотрим простейший пример. Предположим, что нам надо поддерживать постоянное давление в некотором объеме, добавляя в него газ для увеличения давления, и выпуская газ - для уменьшения давления.

Как организовать процесс управления в этом случае?

Цель управления – поддержание постоянного давления. Мы определим какое давление необходимо поддерживать (соберем информацию и будем ее хранить), измерим давление в объеме (также соберем информацию), сравним истинное давление с требуемым ( переработаем информацию) и в зависимости от знака рассогласования ( давление больше заданного или меньше ) добавим газ или стравим его ( примем решение и выполним его).

Принимая решения, система выполняет определенные правила, алгоритмы, программы.

Объектом управления называется любое устройство, технологический процесс, производство, отрасль народного хозяйства и т.п., для которых ставится определенная задача ( цель ) управления, выражающаяся в заданном изменении множества фазовых координат или выходных величин Y={ Y₁(t), Y₂(t),….Y_k(t) }, характеризующих изменение характеристик и свойств рассматриваемого объекта.

В общем виде структурная схема объекта управления имеет вид:

F₁(t)

U₁(t)

U₂(t)

U_m(t)

Х₁

_…..

Х_n

Здесь–

- векторы соответственно управляющих воздействий, выходных параметров, возмущающих воздействий.

- переменные состояния, внутренние и часто недоступные измерению переменные, которые определяют состояние объекта в каждый момент времени, причем

Следует отметить , что все процессы управления происходят во времени (t), причем t – вещественная независимая переменная.

При изменении управляющих и возмущающих воздействий объект управления переходит из одного состояния в другое, причем множество состояний объекта управления дают необходимую информацию о характеристиках, условиях работы и свойствах рассматриваемого объекта.

Если у объекта много выходных величин (фазовых координат), то такой объект называется многомерным. Если из множества фазовых координат ( выходных величин) в качестве регулируемой величины выбирается одна величина, то такой объект называется одномерным.

Структурная схема одномерного объекта управления имеет вид:

F(t)

U(t)

Многомерный объект управления может быть по структурной схеме приведен к одномерному, если множество регулируемых величин, управляющих и возмущающих воздействий представить в векторной форме.

ОБЪЕКТ УПРАВЛЕ

НИЯ

Для управления объектом создается система автоматического управления.

САУназывается динамическая система, стремящаяся сохранить в допустимых пределах ошибки между требуемыми и действительными значениями регулируемых переменных при помощи их сравнения и использования полученных при этом сигналов для управления источниками энергии.

Поясним это определение.

САУ – динамическая системам, т. к процессы, происходящие в ней, изменяются во времени. При построении САУ используется принцип Ползунова, заключающийся в том, что действительное значение регулируемой величины сравнивается с её заданным (желаемым) значением. Полученный при этом сигнал используется для управления источниками энергии: в приведенном выше примере поддержания постоянного давления в резервуаре - для включения одного из клапанов.

Функциональную схему САУ в обобщенном виде можно представить :

Поведение любого оу характеризуется следующими параметрами:

1. X(t) – входная величина, которая может быть скалярной или векторной, она задает программу работы ОУ, то есть она показывает, как должен вести себя объект управления

2. Y(t) – регулируемая величина, векторная или скалярная величина, которая показывает как в действительности изменяется регулируемая величина.

Регулятор (управляющее устройство) - сравнивает выход ОУ с желаемым входным воздействием и в зависимости от результата вырабатывает управляющий сигнал (воздействие), который подается на вход объекта.

3. U(t) – управляющее воздействие, влияющее на объект управления и вызывающее изменение Y(t) в нужном направлении.

4. Возмущение f(t) - любое нежелательное воздействие, влияющее на ОУ.

5. Показатель точности работы САУ

(-) - свидетельствует об ООС.

Показатель точности работы САУ – это один из важнейших критериев, определяющих качество работы САУ. Как сделать работу системы точной- этот вопрос вы будете изучать в нескольких дисциплинах, в том числе одна из дисциплин старшего курса будет целиком посвящена этому вопросу.

Теория автоматического управления решает две основные задачи – задачу анализа и задачу синтеза систем управления.

Задача синтеза включает в себя разработку и использование методов, которые позволяют выбрать схему САУ, выбрать элементы системы и их характеристики, определить характер взаимодействия между её элементами таким образом, чтобы проектируемая система удовлетворяла предъявляемым к ней требованиям.

Задача анализа включает в себя разработку и использование методов, которые позволяют по уже выбранной схеме системы, выбранным элементам и их характеристикам определить удовлетворяет ли спроектированная система предъявляемым к ней требованиям.