Конспект лекций \"Теория автоматического управления\" для подготовки бакалавров по направлению 220200 \"Автоматизация и управление\" icon

Конспект лекций "Теория автоматического управления" для подготовки бакалавров по направлению 220200 "Автоматизация и управление"


2 чел. помогло.
Смотрите также:
Образовательная программа: 1 Специальность 220201 Управление и информатика в технических...
Рабочая программа учебной дисциплины моделирование систем ооп подготовки бакалавров по...
Отчет о самообследовании основной образовательной программы по направлению 220200 “Автоматизация...
Рабочая программа учебной дисциплины «Схемотехническое проектирование автономных информационных...
Приказ по угнту №2008 1 Общие положения...
Аннотация магистерской программы 220200...
Программа дисциплины Общая электротехника и электроника (Часть Электрические машины)...
Конспект лекций Челябинск 2001 Сенигов П. Н. Теория автоматического управления: Конспект лекций...
Программа вступительных испытаний в магистратуру кафедры «Системы автоматического управления и...
Образовательный стандарт томского политехнического университета основная образовательная...
Образовательный стандарт томского политехнического университета основная образовательная...
Отчет орезультатах самообследования подготовки магистров по направлению 220200...



Загрузка...
страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13
скачать




Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ТулГУ)

КАФЕДРА "АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СТАНОЧНЫЕ СИСТЕМЫ"

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

"Теория автоматического управления"

для подготовки бакалавров по направлению 220200

"Автоматизация и управление"


Тула - 2011

Разработали: д.т.н., проф. В.С. Сальников


Рассмотрено на заседании кафедры АСС

протокол № от "_____" _____________ _____ года


Зав. каф. АСС д.т.н., проф. А.Н. Иноземцев

^ 2. Темы и содержание лекций

ДЕ1. Основные понятия теории управления; классификация систем управления (СУ); поведение объектов и СУ; информация и принципы управления; примеры СУ техническими, экономическими и организационными объектами;

1. Общая характеристика объектов и систем автома­тического управления 4час.

1.1. Объект автоматического управления

1.2. Примеры объектов управления

1.3. Функциональные и структурные схемы объектов

1.4. Управляющие и возмущающие воздействия


ДЕ2: Задачи теории управления; линейные непрерывные модели и характеристики СУ; модели вход-выход: дифференциальные уравнения, передаточные функции, временные и частотные характеристики; модели вход-состояние-выход; преобразования форм представления моделей.

2. Линейные звенья систем управления –6 час.

2.1. Общая характеристика ли­нейных звеньев

2.2. Регулярные сигналы

2.3. Дифференциальные уравнения линейного звена

2.4. Характеристика линейного звена

2.5. Примеры передаточных функций объектов

2.6. Общее свойство минимально-фазовых устойчивых звеньев

2.7. Преобразование произвольного сигнала линейным звеном

3.Типовые звенья линейных систем автоматического управления – 4 час.

3.1. Общая характеристика типовых линейных звеньев

3.2' Простейшие звенья.

3.3. Звенья первого порядка

3.4. Колебательное звено

4. Особые звенья линейных систем автоматического управления – 2 час.

4.1. Особенности характеристик некоторых линейных звеньев

4.2. Устойчивые неминимально-фазовые звенья

4.3. Неустойчивые звенья

4.4. Иррациональные звенья

4.5. Трансцендентные звенья

5. Соединение линейных звеньев – 6 час.

5.1. Общая характеристика соединения звеньев

5.2. Последовательное соединение звеньев

5.3. Определение параметров минимально-фазовой си­стемы по ее амплитудно-частотной характеристике

5.4. Параллельное согласное соединение звеньев

5.5. Определение параллельной эквивалентной схемы

системы по ее переходной характеристике

5.6. Параллельное встречное соединение звеньев

5.7. Модели типовых линейных звеньев

6. Уравнения систем автоматического регулирования –4 час.

6.1. Структурные схемы и передаточные функции про­стейших систем автоматического регулирования

6.2. Преобразование структурных схем

6.3. Структурные схемы и передаточные функции си­стем регулирования двух связных объектов

6.4. Передаточная функция между произвольными узлами схемы

ДЕ3: Анализ основных свойств линейных СУ: устойчивости, инвариантности, чувствительности, управляемости и наблюдаемости; качество переходных процессов в линейных СУ.

7. Устойчивость систем автоматического регулирования –6 час.

7.1. Постановка задачи исследования устойчивости ли­нейных систем автоматического регулирования

7.2. Алгебраические критерии устойчивости

7.3. Частотные критерии устойчивости

7.4. Распространение критерия Найквиста на иррацио­нальные и трансцендентные системы

7.5. Сравнение критериев устойчивости

8. Влияние параметров системы на ее устойчивость – 4 час.

8.1. Постановка задачи

8.2. Метод корневого годографа

8.3. Метод Д-разбнення

8.4. Разбиение по одному (комплексному) параметру

8.5. Д-разбиение по двум параметрам

9. Качество процессов управлений и прямые методы его исследования – 6 час.

9.1. Показатели качества

9.2. Качество регулирования при стандартных воздей­ствиях

9.3. Вынужденная составляющая ошибка

9.4. Порядок астатизма систем автоматического управ­ления

9.5. Частотный метод построения процессов управле­ния

10. Косвенные методы исследования качества процес­сов управления –4 час.

10.1. Общая характеристика косвенных методов иссле­дования переходных процессов

10.2. Частотные методы исследования качества процес­сов управления

10.3. Интегральные оценки качества переходных про­цессов

10.4. Корневые методы оценки качества переходных процессов


ДЕ4: Задачи и методы синтеза линейных СУ.

11. Синтез линейных систем автоматического управ­ления – 4 часа

11.1. Общая характеристика задач синтеза

11.2. Синтез параллельной коррекции по .инверсным частотным характеристикам

11.3. Синтез корректирующих устройств по логарифмическим характеристикам


ДЕ5: Линейные дискретные модели СУ: основные понятия об импульсных СУ, классификация дискретных СУ; анализ и синтез дискретных СУ.

12. Импульсные системы автоматического регулирования – 6 час.

12.1. Примеры импульсных систем автоматического регулирования

12.2. Эквивалентная схема импульсной системы автоматического регулирования

12.3. Дискретное преобразование Лапласа

12.4. Устойчивость импульсных систем

12.5. Переходные процессы в импульсных системах

12.6. Спектры и изображения дискретных сигналов


ДЕ6: Оптимальные системы управления: задачи оптимального управления, критерии оптимальности; методы теории оптимального управления: классическое вариационное исчисление, принцип максимума, динамическое программирование; СУ оптимальные по быстродействию, оптимальные по расходу ресурсов и расходу энергии; аналитическое конструирование оптимальных регуляторов.


13. Основные понятия и определения оптимального управления – 4 часов

13.1. Роль теории оптимального управления

13.2. Классификация оптимальных систем управления

13.3. Критерии оптимальности

13.4.Постановка задачи оптимального управления

14. Методы оптимизации – 10 часов

14.1. Вариационное исчисление

14.2. Динамическое программирование

14.3. Принцип максимума

14.4. Метод фазового пространства. Задача о максимальном быстродействии

14.5. Оптимальное управление системами с распределенными параметрами


ДЕ7: Нелинейные модели СУ; анализ равновесных режимов; методы линеаризации нелинейных моделей; анализ поведения СУ на фазовой плоскости; устойчивость положений равновесия: первый и второй методы Ляпунова, частотный метод исследования абсолютной устойчивости; исследование периодических режимов методом гармонического баланса.

15. Нелинейные системы автоматического управления – 8 часов

15.1. Особенности нелинейных систем управления

15.2. Метод фазовой плоскости

15.3. Метод гармонической линеаризации

15.4. Устойчивость нелинейных систем. Прямой метод Ляпунова

15.5. Абсолютная устойчивость нелинейных систем управления

16. Релейные системы автоматического управления – 4 часа

16.1. Типы релейных характеристик

16.2. Математическое описание релейных систем управления

16.3. Двух позиционный регулятор

16.4. Трех позиционный регулятор


ДЕ8: Линейные стохастические модели СУ; модели и характеристики случайных сигналов; прохождение случайных сигналов через линейные звенья; анализ и синтез линейных стохастических систем при стационарных случайных воздействиях.

17. Случайные сигналы в линейных системах управления – 4 часов

17.1. Роль и классификация случайных сигналов

17.2. Случайные события и случайные процессы

17.3. Случайные процессы и их вероятностные характеристики

17.4. Преобразование случайных сигналов линейными системами

18. Синтез линейных стохастических систем – 6 часов

18.1. Статистически оптимальные параметры линейных систем

18.2. Статистически оптимальные линейные системы

18.3. Задача упреждения и сглаживания

19. Элементы теории статистических решений – 8 часов

19.1. Дискретный канал связи с помехой

19.2. Информация в непрерывных сигналах

19.3. Основы теории выделения сигнала при наличии помех

19.4. Методы статистических решений

19.5. Теория дуальтернативных решений

19.6. Характеристики систем оптимального обнаружения


ДЕ9: Робастные системы и адаптивное управление.

20. Адаптивные системы управления – 5 часов

20.1. Принципы построения и структуры адаптивных систем управления

20.2. Алгоритм настройки параметров регулятора

20.3. Методы и средства адаптации в числовых системах управления

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………...............5

^ 1.Основные понятия и определения теории автоматического управления.....8

1.1. Основные понятия об управлении…………….… ...………………….........…....8

1.2. Обобщенная схема системы управления..............................................................11

1.3. Классификация систем управления......................................................................14

1.3.1. Основные классификационные признаки.........................................................14

1.3.2. Следящие системы управления..........................................................................19

1.3.3. Оптимальные системы управления...................................................................19

1.3.4. Адаптивные системы управления......................................................................20

1.4. Общие положения моделирования объектов управления..................................23

1.4. Общие положения моделирования объектов управления..................................23

1.4.2. Преобразование Лапласа и передаточные функции........................................25

1.4.3. Модель электрической печи сопротивления (пример)....................................28

1.5. Динамические характеристики объекта управления..........................................30

1.6.Частотные характеристики объекта управления..................................................32

1.7. Типовые звенья систем управления......................................................................35

^ 2. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ...........................................................43

2.1. Общие представления об элементах автоматики................................................43

2.1.1. Динамические характеристики элементов автоматики...................................44

2.1.2. Статические характеристики элементов автоматики......................................46

2.2. Классификация элементов системы управления.................................................47

2.3. Датчики....................................................................................................................47

2.4. Средства передачи информации в системах управления...................................51

2.5. Усилители................................................................................................................52

2.6. Исполнительные устройства в системах управления.........................................53

^ 3. ЭЛЕМЕНТЫ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ..............................................................................................................55

3.1.Функциональный анализ систем управления.......................................................55

3.2 Правила преобразования структурных схем........................................................56

3.3. Устойчивость систем автоматического управления...........................................59

3.3.1. Общие понятия устойчивости.................................................................59

3.3.2. Критерии устойчивости..........................................................................62

3.3.3. Оценка устойчивости системы управления второго порядка.........................68

^ 4. НЕЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.....73

4.1. Основные понятия и определения........................................................................73

4.1.1. Классификация нелинейных элементов............................................................73

4.1.2. Особенности устойчивости нелинейных систем..............................................75

4.2. Анализ релейных систем автоматического управления....................................80

4.2. 1.Основные понятия и определения.....................................................................80

4.2.2. Переходные процессы в релейных системах управления...............................82

4.2.3. Двухпозиционный регулятор температуры электрической печи...................83

4.2.4. Трёхпозиционный регулятор температуры электрической печи....................85

4.2.5. Релейный регулятор в приводах исполнительных механизмов......................86

^ 5.Объекты управления с распределенными параметрами.................................90

5.1. Основные понятия и определения........................................................................90

5.2. Анализ процессов управления в объектах с распределенными

параметрами...................................................................................................................90

5.3 Анализ процесса управления температурным полем........................................105

^ 6. СИСТЕМЫ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ..............106

6.1. Классификация систем программного управления..........................................106

6.1.1. Системы командного управления...................................................................108

6.1.2. Путевые системы управления..........................................................................108

6.1.3. Цикловые системы управления........................................................................108

6.1.4 Копировальные системы управления...............................................................109

6.1.5. Аппаратные системы числового программного управления........................109

6.2.Классификация систем ЧПУ................................................................................110

6.3. Обобщенная структурная схема микропроцессорной системы ЧПУ для МРС...............................................................................................................................113

6.4. Интерфейсы связи системы ЧПУ с объектом управления...............................114

6.4.1.Контроллер электроавтоматики системы ЧПУ...............................................114

6.4.2. Контроллер привода системы ЧПУ.................................................................117

6.4.3. Контроллер датчиков обратной связи.............................................................121

6.5. Программное обеспечение СЧПУ......................................................................125

6.6 Программирование СЧПУ...................................................................................126

6.6.1. Кодирование информации................................................................................127

6.6.2. Программирование перемещений рабочего органа.......................................131

6.7.Средства обеспечения функционирования системы ЧПУ в составе технологического оборудования................................................................................134

6.7.1. Система координат станка................................................................................134

6.7.2. Корректоры........................................................................................................134

6.7.3. Область параметров СЧПУ...............................................................................135

6.7.4. Задачи системы ЧПУ.........................................................................................136

^ 7. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ.........................................................139

7.1. Основные положения...........................................................................................139

7.2. Классификация автоматизированных систем автоматического управления.142

7.2.1. ЭВМ в режиме сбора и обработки данных.....................................................142

7.2.2. ЭВМ в режиме советчика.................................................................................143

7.2.3. ЭВМ в супервизорном режиме.........................................................................144

7.2.4. ЭВМ в режиме непосредственного цифрового управления..........................145

7.2.5.Иерархические СУ..............................................................................................146

Библиографический список....................................................................................147


^ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРИИ

АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ


1.1. Основные понятия об управлении.


СИСТЕМА - совокупность элементов, которые за счет связи друг с другом можно рассматривать как единое целое.

УПРАВЛЕНИЕ - такая организация любого процесса, которая приводит к достижению заранее поставленной цели. Таким образом, в основе любого процесса управления лежит целеполагание.

Взаимные связи между отдельными элементами системы удобно представлять в виде структурных схем, на которых элементы показаны простыми геометрическими фигурами, а связи между элементами — соединительными линиями со стрелками, показывающими направление передачи сигнала. Любую систему управления можно разбить на две подсистемы:

ОУ - объект управления;

УУ -управляющее устройство.







Скачать 2,29 Mb.
оставить комментарий
страница1/13
В.С. Сальников
Дата28.09.2011
Размер2,29 Mb.
ТипКонспект, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13
средне
  1
отлично
  8
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх