Введение. 1 Вопрос. Краткие исторические сведения о развитии теории управления

1 Вопрос. Краткие исторические сведения о развитии теории управления.

Теория автоматического управления в настоящее время сложилась в обширную дисциплину, результаты которой имеют не только прикладное, но и принципиальное значение. Вначале она создавалась для изучения закономерностей протекания процессов автоматического управления в технических системах, однако в последние годы ее результатами начинают пользоваться для изучения динамических свойств систем управления, биологических и социальных систем т.д.

Первые попытки конструирования автоматов относятся к глубокой древности. Из наиболее ранних регуляторов известны маятники для регулирования скорости хода часов и уравнители хода мукомольных мельниц. Интенсивное развитие техники автоматического регулирования начинается во время промышленного переворота, что было обусловлено высокими темпами развития производительных сил.

Первый автоматический регулятор, имевший практическое значение, был изобретен и построен русским изобретателем И.И. Ползуновым в 1765 г. Это был поплавковый регулятор уровня воды в котле его "огнедействующей машины". В 1784 г. английским механиком Уаттом создан центробежный регулятор скорости хода паровой машины.

Интенсивное развитие военной техники приводит к появлению автоматических устройств в вооружении. Русскими учеными и инженерами проводилась большая работа в области автоматизации военной техники.

Основоположником реактивной техники К.Э. Циолковским был создан первый в мире электрический регулятор для стабилизации продольного движения дирижабля, который содержал ряд новых идей, использованных в дальнейшем в разнообразных конструкциях автопилотов.

Задачи обеспечения устойчивой работы автоматических регуляторов и требуемых свойств процесса регулирования, возникавшие на практике, стимулировали теоретические исследования автоматических систем.

Нынешние технические достижения, в том числе и в ракетно-космической техники в значительной степени обусловлены развитием теории и практики автоматического управления, в том числе автоматических радиотехнических устройств.

Организационно методические указания по изучению дисциплины

Дисциплина является основой фундаментальной подготовки по радиотехнической специальности и является базой для изучения всех радиотехнических дисциплин.

Значение дисциплины "Радиоавтоматика" в системе подготовки инженера по радиотехнике чрезвычайно велико и целиком определяется той ролью, которую играют автоматические системы в современных радиотехнических комплексах, решающих сложнейшие задачи управления, передачи данных, связи, обработки и хранения информации.

Для успешного обучения по дисциплине «Радиоавтоматика» студентам необходимо усвоить учебный материал 9 лекционных, 9 практических и 3 лабораторных занятий. В качестве итогового контроля предусмотрен экзамен по дисциплине.

2 Вопрос. Понятие об управлении. Основные принципы управления

Процессы управления чрезвычайно многообразны,и мы постоянно наблюдаем их в окружающем нас мире. Например, человек в процессе своей деятельности управляет различными производственными процессами, средствами транспорта, химическими процессами и т.п. Сложные и разнообразные процессы управления протекают в летательных и космических аппаратах при изменении с помощью приборов параметров их движения, режимов работы. Примерами автоматизированных радиотехнических устройств могут служить радиолокационная станция орудийной наводки, самолетный радиолокационный прицел. Антенны этих устройств направляются в нужную точку пространства автоматически. Дальность до цели определяется также автоматически. В основе действия перечисленных разнообразных автоматических систем лежат некоторые общие принципы.

Управлением физическим процессом в некотором объекте будем называть воздействие, оказываемое на данный объект, приводящеек желаемым изменениям в управляемом процессе.

Объект, в котором протекает управляемый процесс, называется объектом управления.

Объекты управления в реальных условиях подвергаются не только действию управляющих воздействий - полезных сигналов, но и возмущений, помех.

Возмущения вызывают нарушения нормального течения процесса.

Рисунок 1

- - вектор управляемых координат объекта (вых. величины объекта)

- воздействие;

- - управляющее воздействие;

Пусть, например, объектом управления служит генератор синусоидальных колебаний, выходное напряжение которого и частота должны лежать в некоторых заданных пределах.

Тогда вектор выходных величин имеет две составляющие x ₁ и x ₂, в качестве которых выступают напряжение и частота колебаний генератора.

В качестве составляющих вектора возмущающих воздействий могут выступать изменения нагрузки на генератор, изменения питающих напряжений, температурные влияния и т.д.

Составляющими вектора управляющих воздействий могут служить входные сигналы, от которых зависят амплитуда и частота выходного напряжения генератора.

Величины , , связаны между собой математической зависимостью, определяемой природой объекта управления.

В общем случае записывают

(1)

где А - некоторый оператор.

Если объект управления является инерционным, то величины , и связаны между собой дифференциальными, интегральными или разностными уравнениями.

В случае безынерционного (статического) объекта уравнение (1) представляет собой обычную функциональную зависимость.

Для требуемого протекания процесса в объекте управляемые координаты должны поддерживаться в определенных пределах или изменяться по определенному закону.

Известны три фундаментальных принципа управления физическими процессами: разомкнутого управления, компенсации и обратной связи.