Общие понятия

Содержание

Содержание. 1

Лекция 1. Принципы управления. 2

1.1. Общие понятия. 2

Лекция 2. Статический режим САУ.. 7

2.1. Основные виды САУ.. 7

Лекция 3. Динамический режим САУ.. 12

3.1. Динамический режим САУ. Уравнение динамики. 12

3.3. Передаточная функция. 15

3.4. Элементарные динамические звенья. 16

Лекция 4. Структурные схемы САУ.. 17

4.1. Эквивалентные преобразования структурных схем. 17

4.2. САР напряжения генератора постоянного тока. 22

Лекция 5. Временные характеристики. 24

5.1. Понятие временных характеристик. 24

5.2. Переходные характеристики элементарных звеньев. 26

5.2.1. Безынерционное (пропорциональное, усилительное) звено. 26

5.2.2. Интегрирующее (астатическое) звено. 26

5.2.3. Инерционное звено первого порядка (апериодическое) 27

5.2.4. Инерционные звенья второго порядка. 28

5.2.5. Дифференцирующее звено. 28

Лекция 6. Частотные характеристики. 29

6.2. Частотные характеристики типовых звеньев. 32

6.2.1. Безынерционное звено. 32

6.2.2. Интегрирующее звено. 33

6.2.3. Апериодическое звено. 33

6.2.4. Инерционные звенья второго порядка. 34

6.2.5. Правила построения ЧХ элементарных звеньев. 35

Лекция 7. ЧХ разомкнутых САУ.. 36

7.1. Частотные характеристики разомкнутых одноконтурных САУ.. 36

7.2. Законы регулирования. 39

Лекция 8. Алгебраические критерии устойчивости. 40

8.1. Понятие устойчивости системы.. 40

8.2. Алгебраические критерии устойчивости. 43

8.2.1. Необходимое условие устойчивости. 43

8.2.1. Критерий Рауса. 44

8.2.2. Критерий Гурвица. 44

Лекция 9. Частотные критерии устойчивости. 46

9.1. Принцип аргумента. 46

9.2. Критерий устойчивости Михайлова. 47

9.3. Критерий устойчивости Найквиста. 48

Лекция 10. D-разбиение. Запас устойчивости. 50

10.1. Понятие структурной устойчивости. АФЧХ астатических САУ.. 50

10.2. Понятие запаса устойчивости. 52

10.3. Анализ устойчивости по ЛЧХ.. 53

Лекция 11. Качество САУ.. 54

11.1. Теоретическое обоснование метода D-разбиений. 54

11.2. D-разбиение по одному параметру. 56

11.3. Прямые методы оценки качества управления. 56

11.3.1. Оценка переходного процесса при ступенчатом воздействии. 57

11.3.2. Оценка качества управления при периодических возмущениях. 58

Лекция 12. Корневой и интегральный методы оценки качества САУ.. 59

12.1. Корневой метод оценки качества управления. 59

Лекция 13. Частотные методы оценки качества. 64

13.1. Теоретическое обоснование. 64

13.2. Основные соотношения между ВЧХ и переходной характеристикой. 65

13.3. Метод трапеций. 67

Лекция 14. Синтез САУ.. 69

14.1. Синтез САУ.. 69

14.1.1. Включение корректирующих устройств. 70

14.1.2. Синтез корректирующих устройств. 72

14.2. Коррекция свойств САУ изменением параметров звеньев. 72

14.2.2. Изменение постоянной времени звена САУ.. 74

Лекция 1. Принципы управления

Теория автоматического управления (ТАУ) появилась во второй половине 19 века сначала как теория регулирования. Широкое применение паровых машин вызвало потребность в регуляторах, то есть в специальных устройствах, поддерживающих устойчивый режим работы паровой машины. Это дало начало научным исследованиям в области управления техническими объектами. Оказалось, что результаты и выводы данной теории могут быть применимы к управлению объектами различной природы с различными принципами действия. В настоящее время сфера ее влияния расширилась на анализ динамики таких систем, как экономические, социальные и т.п. Поэтому прежнее название “Теория автоматического регулирования” заменено на более широкое - “Теория автоматического управления”.

Управление каким-либо объектом (объект управления будем обозначать ОУ) есть воздействие на него в целях достижения требуемых состояний или процессов. В качестве ОУ может служить самолет, станок, электродвигатель и т.п. Управление объектом с помощью технических средств без участия человека называется автоматическим управлением. Совокупность ОУ и средств автоматического управления называется системой автоматического управления (САУ).

Основной задачей автоматического управления является поддержание определенного закона изменения одной или нескольких физических величин, характеризующих процессы, протекающие в ОУ, без непосредственного участия человека. Эти величины называются управляемыми величинами. Если в качестве ОУ рассматривается хлебопекарная печь, то управляемой величиной будет температура, которая должна изменяться по заданной программе в соответствии с требованиями технологического процесса.