Основные понятия и определения.
КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУ
"ТЕОРИЯ УПРАВЛЕНИЯ"
для специальности ХТВМС
К.т.н. доцент Суркова С.И.
Содержание
Введение. 4
§1. Содержание и задачи курса. 4
§2. Основные понятия и определения. 4
§3. Принципы регулирования. 4
§4. Классификация замкнутых САР. 6
Элементы линейной теории автоматического регулирования. 7
Тема 1. 8
Математическое описание САР в статике и динамике. 8
§1. Модели статики. Понятие о линейных элементах. Линеаризация реальных элементов САР, её способы и предпосылки. 8
Метод кусочно-линейной линеаризации применим для нелинейных объектов, статические характеристики которых могут быть представлены в виде отдельных отрезков прямой линии (1, 2, 3, 4, 5). 9
§2. Динамические характеристики линейных элементов и систем: переходные и весовые функции; частные характеристики, их применение и получение. 9
Тема 2. 14
Типовые динамические звенья САР.. 14
§1. Безинерционные (усилительные или статические) звенья. 14
§2. Инерционное звено первого порядка. 16
§3. Идеальное дифференцирующее звено. 18
§4. Идеальное интегрирующее звено. 19
§5. Инерциальное звено второго порядка. Колебательное звено. 20
Тема 3. 22
Структурные схемы САР. Правила структурных преобразований. 22
§1. Последовательное соединение звеньев. 22
§2. Параллельное соединение звеньев. 22
§3. Звено, охваченное обратной связью. 23
§4. Определение передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы. 24
|
|
|
§5. Статика САР. Способы уменьшения статизма. 25
Тема 4. 26
Устойчивость систем автоматического регулирования. 26
§1. Физическое и математическое определение устойчивости. 26
§2. Алгебраический критерий Гурвица. 29
§3. Частотный критерий Михайлова. 31
§4. Частотный критерий Найквиста. 34
§5. Структурно-неустойчивые (устойчивые) системы.. 35
автоматического регулирования. 35
Тема 5. 37
Качество САР.. 37
Устойчивость является необходимым, но не достаточным показателем САР. При исследовании систем автоматического регулирования приходится решать задачу обеспечения требуемых показателей качества переходного процесса: быстродействия, колебательности, перерегулирования, характеризующих точность и плавность протекания процесса. 37
Тема 6. 38
Обеспечение устойчивости, повышение качества регулирования. 38
А. Последовательная коррекция. 39
§ 1. Введение производной в прямую цепь регулирования. 39
Влияние этого звена на динамику системы рассмотрим на амплитудно–фазо–частотных характеристиках, исходной и скорректированной систем. 40
§2. Введение интеграла в прямую цепь регулирования. 41
§3. Введение в прямую цепь регулирования безинерционного звена. 42
|
|
|
В. Параллельная коррекция. 44
§4. Охват инерциального звена жёсткой отрицательной обратной связью. 44
§6. Охват интегрирующего звена жёсткой отрицательной обратной связью. 45
§7. Охват инерциального звена первого порядка положительной гибкой. 46
обратной связью. 46
§8. Преобразовательные элементы. 46
СОКРАЩЕННЫЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ ПО КУРСУ
"ОСНОВЫ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ"
Введение
Содержание и задачи курса.
Основная задача автоматизации состоит в осуществлении автоматического управления технологическими или производственными процессами.
Изучение законов управления технологическими процессами составляет предмет области автоматического управления (регулирования).
Управление, имеющее своей задачей изменение по заданному закону или поддержание в установленных пределах физической величины, называется регулированием.
Теория автоматического управления (регулирования) ставит своей задачей познакомить студентов с общими принципами построения систем автоматического управления, с правилами и методами исследования процессов в этих системах.
Основные понятия и определения.
При решении любой задачи управления необходимо рассматривать объект управления.
|
|
|
Объектом управления может быть техническое устройство, технологический процесс или более простая система управления. Состояние объекта управление определяется рядом величин, характеризующих как воздействия на объект внешней среды и управляющих устройств, так и протекание процессов в нутрии объекта.
Внешнее влияние на объект – воздействие.
Воздействие, вырабатываемое управляющим устройством - управляющее воздействие. Воздействие, не зависящее от системы управления – возмущение.
Контролируемые величины, характеризующие состояние объекта, по которым ведётся управление, называется управляемыми (регулируемыми).
Блок схема объекта управления представлена на рисунке:
 |
ОУ – объект управления;
x(t) – управляющее воздействие;
f(t) – возмущение;
y(t) – регулируемые величины.
При изображение системы управления (регулирования) применяются два принципа: функциональный и структурный.
Функциональная схема – блок-схема системы, заданная функциональным назначением элементов.
Структурная схема – блок-схема системы, заданная математическими характеристиками элементов.
|
|
|
Принципы регулирования.
В зависимости от способов формирования регулирующего воздействия различают следующие принципы регулирования:
- принцип по возмущению;
- принцип по отклонению регулируемой величины от заданного значения;
- комбинированный принцип регулирования.
Функциональная схема систем автоматического регулирования (САР) с принципом регулирования по возмущению имеет вид:
 |
δ(t) - действительное значение регулируемой величины;
α(t) - заданное значение регулируемой величины;
f(t) - возмущение;
μ(t) - управляющее воздействие;
П - преобразователь;
ИЭ - измерительный элемент;
СУ - суммирующее устройство;
Зд - задатчик;
УУ - управляющее устройство;
ИМ - исполнительный механизм;
ОР - объект регулирования.
Принцип регулирования по возмущению состоит в том, что для уменьшения или для устранения отклонения регулируемой величины от требуемого значения, вызываемого возмущающим воздействием, это воздействие измеряется с помощью измерительного элемента, преобразуется с помощью П, СУ, УУ и ИМ в регулирующее воздействие [μ(t)], которое будучи приложено ко входу объекта регулирования, вызывает компенсирующее отклонение регулируемой величины противоположного знака по сравнению с отклонением, вызываемым возмущающим воздействием. Связь по возмущению [ ИЭ и П ], суммирующее устройство (СУ), управляющее устройство (УУ) и исполнительный механизм (ИМ) образуют автоматическое регулирующее устройство- регулятор.
Достоинство принципа по возмущению состоит в том, что возмущающее воздействие может быть устранено до того, как возникает рассогласование. Однако регулятор в таких системах реагирует только на один вид возмущения, поэтому возникает необходимость иметь на одном объекте столько регуляторов, сколько возмущений вызывают отклонение регулируемой величины.
Принцип регулирования по отклонению реализуется следующей функциональной схемой:
 |
ЭС - элемент сравнения
Принцип регулирования по отклонению состоит в том, что измеряется регулируемая величина [δoc(t)], сравнивается с требуемым значением (задающим воздействием) [α(t)] и выявляющееся при этом отклонение [Δ(t)] преобразуется в регулирующее воздействие [μ(t)]. Последнее, влияя на объект регулирования, стремится уменьшить или устранить это отклонение. ИЭ, ЭС, УУ, ИМ образуют регулятор.
В отличие от САР с принципом по возмущению здесь регулирующее воздействие является функцией не возмущающего или задающего воздействия, а отклонения регулируемой величины, вызванного этим воздействием.
Измерительный элемент, который измеряет регулируемую величину на выходе объекта и подает её на элемент сравнения (вход системы) образует главную обратную связь. Как видно из рисунка, в САР с принципом по отклонению регулируемая величина через главную обратную связь поступает на элемент сравнения (вход системы), т.е. САР с принципом по отклонению является замкнутой.
Замкнутые САР реагируют на любые возмущения, приводящие к изменению регулируемой величины, и в этом их достоинство.
Недостатком замкнутых САР является то, что при определенных условиях они могут оказаться неустойчивыми.
Принцип комбинированного регулирования сочетает принцип регулирования по отклонению и по возмущению.
В комбинированных системах принцип по отклонению реализуется с помощью главной обратной связи, а принцип регулирования по возмущению - с помощью связи по возмущению.
 |
В комбинированных системах одновременно возможно достижение полной компенсации отклонений, вызываемых основными возмущающими воздействиями, а также уменьшение отклонений, вызываемых второстепенными возмущениями. Первые системы применяют, когда на объект действует 1-2 возмущения. Замкнутые САР - когда на ОР действует большое количество приблизительно одинаковых по величине возмущений. Наконец, комбинированные САР - когда среди большого количества возмущений можно выделить 1-2 максимальных по амплитуде.
Классификация замкнутых САР.
Замкнутые САР по характеру изменения задающего воздействия принято делить на:
I. Системы стабилизации – системы поддержания постоянства управляемой величины.
σ(t) = const
f(t)= var
II. Системы программного регулирования – системы, у которых задан алгоритм функционирования или задан закон изменения регулируемой величины.
σ(t)=F(t)
f(t)= var
III. В следящих системах алгоритм функционирования заранее неизвестен, регулируемая величина в таких системах должна воспроизводить изменение некоторого внешнего фактора, следить за ним.
σ(t) = var
f(t)= var
IV. Системы с поиском экстремума показателя качества.
В ряде процессов показатель качества или эффективность процесса может быть выражен в каждый момент времени функцией текущих координат системы, и управление можно считать оптимальным, если оно обеспечивает поддержание этого показателя в точке max(min).
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 342; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!