Основные понятия и определения

Техника управления базируется на теории ОС и анализе линейных систем, а также теории цепей и связи.

Система управления – соединение отдельных элементов в определенную конфигурацию, обеспечивающие заданные характеристики.

Процесс или объект управления в общем случае представляется в виде

Связь вход – выход – есть преобразование входного сигнала (причин) в выходной (следствие) чаще всего с преобразованием уровня.

В разомкнутой системе для непосредственного управления объектом применяется специальное исполнительное устройство, а обратная связь отсутствует.

В замкнутой системе производится измерение выходной переменной и его результат в виде сигнала ОС сравнивается с эталонным входным сигналом, несущим информацию о заданном значении входной величины.

Обобщенная функциональная схема САУ.

Сигнал ошибки (рассогласования) – разность между заданными Х(t) и текущим Y(t) значениями регулируемой величины.

Классификация сау

1. По виду задающего сигнала

   1. Системы автоматической стабилизации

X(t)=const, Y(t)=const

Основная задача – стабилизация параметров на заранее заданном уровне.

2. Системы программного управления

X(t)=Ф(t)

3. Следящие системы, изменение задающего сигнала в которых происходит по случайному закону (системы наведения, автопилоты и т.д.).

Программное задание эталонного значения параметров качества.

4. Следящие системы, изменение задающего сигнала в которых происходит по случайному закону (системы наведения, автопилоты и т.д.).

АС оптимального управления (достижение экстремума целевой функции)

Две задачи:

1. Оптимизация – однократное достижение цели (ТП и Z = const)

не меняет своих свойств

а) математическое описание ТОУ в виде функции цели.

б) ТОУ – «черный ящик» МПЭ

2. ТП (t) и Z(t)

5. Экстремальное регулирование – слежение за ускользающим экстремумом

1. По топологии САУ.

   1. Одноконтурные с одной переменной

   2. Многоконтурные с одной переменной

   3. Многоконтурные с несколькими (многомерные)..……..переменными

      1. Многоконтурные несвязанные системы (УУ не связаны между собой вне ОУ).

      2. Многоконтурные зависимые системы (изменение одной переменной ведет к изменению других).

      3. Многоконтурные независимые САУ ----------//---------- не ведет к изменению других.

      4. Многоконтурные связанные системы (УУ связаны вне ОУ).

2. По воздействию УЭ(ИЭ) на РО: прямого и косвенного управления (унитаз)

3. По виду зависимости регулируемой величины от внешнего воздействия.

С точки зрения статической устойчивости ТОУ делятся на устойчивые (статические), нейтральные и неустойчивые.

Под устойчивостью понимаются объекты, обладающие способностью приходить в новое равновесное состояние без вмешательства извне после ступенчатого изменения входной величины на . При этом новое установившееся значение выходной величины объекта отличается от первоначального значения на величину (кр.1).

Такое свойство ТОУ называется самовыравниванием (саморегулированием), а объекты статическими.

- степень самовыравнивания.

Чем > , тем < при .

У нейтральных или астатических объектов (2) явление самовыравнивания отсутствует. В таких ТОУ после ступенчатого изменения X, изменяется с течением времени линейно, не принимая нового установившегося значения. Скорость изменения .

При , ТОУ – неустойчив,

4.1 Статические САУ

4.2. Астатические САУ.

При окончании переходного процесса устанавливается значение равное заданному ( ). Х не зависит от f.

Определенному значению Y соответствует несколько положений РО; включая астатические звенья.

В астатическом звене в установившемся режиме выходная величина находится в неустойчивом положении равновесия, а при внешнем воздействии выходит из него и Var по определённому функциональному закону.

5. По виду воздействия РО, ИЭ, УУ и ОУ.

5.1. Аналоговые системы (непрерывного управления с у=Ф(Х), где функция непрерывна.

5.2. Дискретные системы (прерывистого) управления g(X), F(g) – дискретна.

5.2.1. Релейные (портовые)

5.2.2. Импульсные: А, Тu, F - функции входной величины.

5.2.3. Цифровые: в контур управления встроены ЦВУ или ЭВМ.

Режим реального времени.

6.По характеру звеньев, включаемых в САУ.

6.1. Линейные САУ, звенья, которых имеют характеристики вида Y=a+kX.

Y и X линейно связаны между собой в статическом и динамическом режимах работы.

Описаны линейными дифференциальными уравнением

6.1.1. Обыкновенные описаны обыкновенными дифференциальными уравнениями (вход – выход).

6.1.2. С распределенными параметрами

Уравнения в частных производных

Например:

6.1.3. Системы с запаздыванием

6.1.4. Системы с переменными параметрами коэффициентов и матрицы коэффициентов в уравнениях зависимы от времени.

6.1.5. Импульсные и цифровые системы, описываемые уравнениями в конечных разностях.

6.2. Нелинейные системы.

Звенья с нелинейными характеристиками.

, и т.д.

где F – нелинейная функция.