Теория Автоматического управления (далее ТАУ) это наука, которая изучает процессы управления и проектирования автоматических систем, работающих по замкнутому циклу. Иначе говоря, она изучает любые системы с обратной связью.
Раздел 1.
Введение.
Лекция 1
Предметом являются Системы Автоматического Управления (далее САУ).
Примеры: терморегулятор, системы поддержания технологических параметров, электромеханические системы регулирования скорости и угла поворота,АПЧГ приёмника, регулирование рыночной экономики, и т.д.
Первым примером САУ является регулятор Ползунова-Уатта (1764-65 г.г.), предназначенный для автоматического регулирования-поддержания давления в паровом котле.
1. Вал паровой машины
2. Маховик
3. Зубчатая передача
Задача сводится к поддержанию постоянной скорости вращения.
С принципами работы этого регулятора связана работа И.А. Вышнеградского “Регуляторы парового действия” (1876 г.), основными тезисами которой являются:
1. Увеличение массы шаров вредно влияет на устойчивость.
|
|
2. Уменьшение трения вредно влияет на устойчивость.
3. Уменьшение момента нагрузки маховика вредно влияет на устойчивость.
4. Уменьшение неравномерности хода вредно влияет на устойчивость.
Развитие техники: повышение мощности машин, совершенствование обработки метала, увеличения рабочей скорости, стремление уменьшить неравномерность хода, - приводило к ухудшению работы парового регулятора. Вышнеградский в своей работе объяснил, почему улучшение параметров машины ухудшает её работу. Инженерам в то время это было совершенно неясно и никак не укладывалось в стандартные схемы.
В 1892 г. А.М. Ляпунов написал работу “Общие задачи об устойчивости движения”, в которой обосновал общий подход к исследованию устойчивости движения, из этого результаты Вышнеградского вытекали, как частный случай.
Во второй половине ХХ века были решены многие новые задачи об устойчивости систем. В современном виде ТАУ была создана в середине 60-х годов ХХ века, но развитие вычислительной техники поставило новые задачи.
САУ состоит из двух основных частей: объекта управления (ОУ) и регулятора. Однако это разделение достаточно условное. ОУ представляет из себя “нечто”, в котором должны быть явно выражены одна или несколько входных и одна или несколько выходных величин. Так же на объект действуют помехи.
u(t)=(u1(t).....umt))T - входное, управляющее воздействие
y(t)=(y1(t).....yn(t))T - выходное сигнал, состояние объекта
x(t)=(x1(t).....xk(t))T - вектор помех
Для поддержания заданного режима функционирования объекта, который выражается в заданном поведении выходных величин y, осуществляется управление входными величинами u, в соответствии с некоторым алгоритмом управления, построенным в соответствии с принципами управления.
|
|
Принципы управления (регулирования):
Р О yф u y |
1. Принцип разомкнутого регулирования. x
Иначе говоря, принцип планового управления. Работает достаточно успешно при наличии двух условий:
а. Достаточно информации о свойствах объекта и неизменности этих свойств в процессе работы.
б. Незначительность или полное отсутствие помех.