Теорія автоматичного управління - Курс лекций

Теорія автоматичного управління конспект лекцій (частина 1) для студентів технологічного та заочного факультетів із спеціальності “Автоматизоване управління технологічними процесами “(6.092501) Викладено основи теорії лінійних систем автоматичного керування, розглянуто загальні питання автоматизації, методи математичного описання. Наведено приклади. Теорія автоматичного управління. Конспект лекцій (частина 1) для студентів технологічного та заочного факультетів із спеціальності “Автоматизоване управління технологічними процесами” (6.092501)/ Т.П.Основні завдання і особливості теорії автоматичного керування 2.1 Статика САР. Умови статичної рівноваги і статичні характеристики ланокПід автоматизацією розуміють проведення тих чи інших операцій без участі людини або з обмеженою її участю. У першому випадку процеси називають автоматичним, а в другому - автоматизованим. Автоматизований процес може бути досить простим (наприклад, забезпечення сталого рівня рідини в деяких посудинах) і досить складним (забезпечення потрібного режиму роботи літака за допомогою автопілоту, тощо). При автоматизованому режимі роботи установки, які в загальному випадку називають обєктом автоматизації, роль людини зводиться до вмикання обєкта автоматизації або до виконання окремих ручних операцій. За функціональним призначенням виділяють такі автоматичні пристрої: автоматичного контролю та сигналізації, автоматичного захисту, обчислювально - лічильні, автоматичного керування.Під системою автоматичного керування (САК) розуміють сукупність обєкта керування (робочої машини, механізму) та зєднаних певним чином елементів, взаємодією яких забезпечується розвязання поставленого завдання керування обєктом. Вимірювальний елемент фіксує зміни вихідної (регульованої) величини обєкта і визначається функцією f(t). Як чутливий елемент САК часто використовують датчики, що перетворюють неелектричні величини (швидкість, тиск, зусилля та ін.) на електричні (опір, напругу, струм). Керуючий елемент дістає інформацію від чутливого елемента і формує потрібний сигнал для виконуючого елемента.Навантаження її Р необхідно підтримувати на однаковому рівні, забезпечуючи рівність його заданому навантаженню Р3. Нехай навантаження обєкта можна змінити за рахунок відповідного зменшення (або збільшення) швидкості руху обєкта. Якщо поставлене завдання вирішується при ручному керуванні, то оператор повинен виконати такі елементарні операції: · визначити за допомогою вимірювального приладу дійсне значення навантаження Pg; · залежно від значення і знаку ?Р подіяти на органи керування швидкості робочої машини в напрямку зменшення ?Р; Позначивши робочу машину - обєкт керування - буквою „О”, а збурення, що діють на неї - f1(t), f2(t), … fn(t), побудуємо відповідну функціональну схему САК: На рисунку керуючий елемент показано у вигляді двох складових - вузла порівняння і підсилювача „П”.Головним принципом АК є принцип керування за збуренням (принцип Понселе - Чиколева) і принцип керування за відхиленням (принцип Ползунова - Уатта). Суть керування за збуренням полягає в тому, що залежно від зміни збурення f(t), контрольованого вимірювальним елементом ВЕ, на вхід обєкта „О” надходить величина хвх, яка повинна діяти на обєкт таким чином, щоб викликати зміну режиму його роботи, що компенсує дію збурення відносно вихідної величини обєкта. У цих схемах немає автоматичного контролю вихідної величини обєкта хвих і команда керування формується лише залежно від збурення. Перевагою керування за збуренням є простота та надійність САК при наявності одного збурення, якщо іншими можна знехтувати. Принцип керування за відхиленням дійсного значення вихідної величини обєкта від його заданого значення було запропоновано І.І.Замкнуті САК також називають системами із зворотнім звязком (або САР) 3. Слідкуючі. хвих = var = g(t), але принципова їх відмінність від програмних САР полягає в тому, що потрібний для виконання закон зміни регульованої величини заздалегідь невідомий, а формується в ході роботи системи. Кібернетичні САК - це системи, які для розвязання поставлених завдань повинні в процесі роботи діставати додаткову інформацію, аналіз якої дає змогу сформувати потрібні команди керування. Додатковий регулятор аналізує здобуту інформацію і формує коректуючи дію, яка надходить на вхід основного регулятора (ОР) і забезпечує самонастроювання (адаптацію) системи. На практиці необхідно забезпечити керування на екстремумі деякої функції У, яка є функцією двох величин.Під зворотним звязком розуміють таке виконання звязків у системі, при якому на вхід елемента Е надходить величина хзв.з, пропорційна вихідній величині елемента. Його дія визначається коефіцієнтом зворотного звязку, який показує відношення вихідної величини пристрою зворотного звязку хзв.з до вихідної величини елемента хвих: . Якщо рівняння ланки до введення зворотного звязку має вигляд: хвих = кхвх, то при наявності зворотного звязку фактичне значення вхідної величини обчислюється за формулою х?вх = хвх хзв.

Зміст

1. Загальні поняття

1.1 Система автоматичного керування та її елементи

1.2 Загальні відомості про зворотні звязки

1.3 Принципи автоматичного керування. Комбіновані системи автоматичного керування

1.4 Види систем автоматичного керування