Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Допущено Учебно-методическим объединением вузов по образованию в области автоматизированного машиностроения (УМО АМ) в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки дипломированных специалистов "Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств";
"Автоматизированные технологии и производства"
Краснодар
УДК 681.51 (07)
Н 561
Нестеров А.В., Нестеров С.В. ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ: Учеб. пособие/ Кубан. гос. технол. ун-т.– Краснодар: Изд. ГОУВПО "КубГТУ", 2006.– 191 с.
Содержит основные материалы по дисциплине "Теория автоматического управления" в соответствии с рабочей программой, составленной на основе государственного образовательного стандарта второго поколения для специальности 220301 – Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении).
Предназначено для студентов всех форм обучения.
Может быть использовано также студентами специальностей 151001 – Технология машиностроения и 151002 – Металлообрабатывающие станки и комплексы при изучении дисциплины "Теория автоматического управления".
Ил. 107. Табл. 16. Библиогр.: 60 назв.
Рецензенты: главный инженер ОАО "НПО "Промавтоматика"
канд. техн. наук, доц. М.А.Корженко;
канд. техн. наук, доц. Ю.П.Добробаба;
канд. техн. наук, доц. Ю.Е.Кичкарь
С – 250400, 270100 – 271400 ISBN 5–83333–0183–1 | © Кубанский государственный технологический университет, 2006 |
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.................................................................................... 6
Введение.......................................................................................... 7
1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.......................................................... 10
1.1 Понятие об автоматическом управлении..................................... 10
1.2 Принципы автоматического управления..................................... 11
1.2.1 Понятие о принципе управления................................................. 11
1.2.2 Принцип управления по отклонению (по ошибке)..................... 11
1.2.3 Принцип управления по возмущению (принцип компенсации возмущения) 12
1.2.4 Принцип комбинированного управления................................... 12
1.3 Примеры промышленных систем управления............................ 13
1.3.1 САР температуры......................................................................... 13
1.3.2 САР угловой скорости ДПТ......................................................... 17
1.4 Функциональная схема типовой одноконтурной САУ............... 18
1.5 Классификация САУ..................................................................... 19
1.6 Задачи теории автоматического управления.............................. 20
Контрольные вопросы.................................................................. 21
2 ЛИНЕЙНЫЕ НЕПРЕРЫВНЫЕ МОДЕЛИ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ......................................................... 22
2.1 Модели "вход-выход"................................................................... 22
2.1.1 Дифференциальные уравнения типовых звеньев и систем......... 22
2.1.1.1 Постановка задачи математического описания линейной САУ. 22
2.1.1.2 Понятие динамического звена...................................................... 22
2.1.1.3 Дифференциальное уравнение динамического звена.................. 23
2.1.1.4 Дифференциальное уравнение САУ............................................ 24
2.1.1.5 Линеаризация дифференциальных уравнений реальных САУ.. 25
2.1.2 Передаточная функция звена и САУ........................................... 25
2.1.2.1 Передаточная функция звена....................................................... 25
2.1.2.2 Передаточные функции типовых звеньев.................................... 27
2.1.2.3 Типовые соединения динамических звеньев................................ 30
2.1.2.4 Структурная схема одноконтурной САУ.................................... 31
2.1.2.5 Передаточные функции САУ....................................................... 32
2.1.2.6 Эквивалентные преобразования структурных схем................... 37
2.1.3 Типовые воздействия.................................................................... 38
2.1.4 ВременнÏе характеристики динамических звеньев и САУ........ 40
2.1.5 Частотные характеристики........................................................... 46
2.1.5.1 Частотные характеристики динамических звеньев...................... 46
2.1.5.2 Логарифмические частотные характеристики............................. 49
2.1.6 Понятие об идентификации.......................................................... 57
2.1.7 Определение временнÏх характеристик...................................... 62
2.1.7.1 Общие сведения............................................................................ 62
2.1.7.2 Классический метод...................................................................... 63
2.1.7.3 Операционный метод.................................................................... 65
2.1.7.4 Численные методы........................................................................ 72
2.1.7.5 Сравнительная характеристика методов решения задач Коши. 76
2.2 Модели "вход-состояние-выход"................................................. 77
2.2.1 Общие сведения............................................................................ 77
2.2.2 Понятие пространства состояний................................................. 77
2.2.3 Описание линейных САУ переменными состояния.................... 79
2.2.4 Канонические формы уравнений состояния................................ 81
2.2.4.1 Общие сведения............................................................................ 81
2.2.4.2 Первая управляемая каноническая форма.................................. 82
2.2.4.3 Управляемое каноническое представление................................. 84
2.2.4.4 Наблюдаемое каноническое представление................................ 88
2.2.4.5 Вторая наблюдаемая каноническая форма................................. 90
2.2.4.6 Каноническая форма Жордана.................................................... 91
2.2.4.7 Понятие о дуальных системах уравнений состояния.................. 93
2.3 Преобразование форм представления моделей.......................... 94
2.3.1 Преобразование уравнений состояния к каноническому виду.. 94
2.3.2 Алгоритм приведения уравнений состояния к первому управляемому представлению.............................................................................. 95
2.3.3 Алгоритм приведения уравнений состояния ко второму управляемому представлению.............................................................................. 96
2.3.4 Определение уравнений состояния по основной передаточной функции 96
2.3.5 Определение передаточной функции по уравнениям состояния 98
2.4 Анализ основных свойств линейных САУ.................................. 99
2.4.1 Анализ устойчивости САУ........................................................... 99
2.4.1.1 Основные понятия......................................................................... 99
2.4.1.2 Критерий устойчивости Рауса-Гурвица.................................... 104
2.4.1.3 Критерий устойчивости Михайлова.......................................... 106
2.4.1.4 Критерий устойчивости Найквиста............................................ 107
2.4.1.5 Оценка запаса устойчивости САУ............................................. 111
2.4.1.6 Понятие об области устойчивости САУ.................................... 112
2.4.2 Анализ инвариантности САУ..................................................... 113
2.4.3 Анализ чувствительности САУ.................................................. 117
2.4.4 Анализ управляемости и наблюдаемости линейных САУ....... 122
2.4.5 Оценка качества переходных процессов................................... 124
2.4.5.1 Основные показатели качества................................................... 124
2.4.5.2 Частотные критерии.................................................................... 127
2.4.5.3 Корневые критерии.................................................................... 129
2.4.5.4 Интегральные критерии............................................................. 131
2.4.6 Анализ точности САУ по величине ошибки............................. 136
Контрольные вопросы................................................................ 138
3 ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ СИНТЕЗА САУ................................. 140
3.1 Задачи синтеза САУ................................................................... 140
3.2 Типовые свойства объектов управления.................................... 140
3.3 Типовые законы регулирования (алгоритмы управления)...... 143
3.4 Критерии оптимальной настройки............................................ 146
3.5 Методы синтеза САУ.................................................................. 148
3.6 Метод стандартных коэффициентов.......................................... 149
3.7 Метод корневого годографа...................................................... 161
3.8 Метод расширенных частотных характеристик....................... 169
3.9 Метод синтеза типовых одноконтурных САР с использованием справочных материалов.................................................................................. 174
3.10 Метод синтеза многоконтурных САУ....................................... 177
Контрольные вопросы................................................................ 180
ЗАКЛЮЧЕНИЕ......................................................................... 182
Предметный указатель............................................................... 183
Список литературы..................................................................... 188
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебное пособие соответствует рабочей программе дисциплины "Теория автоматического управления" (ТАУ) специальности 220301 – Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении) и предназначено для студентов всех форм обучения. Пособие может быть использовано также студентами специальностей 151001 – Технология машиностроения и 151002 – Металлообрабатывающие станки и комплексы.
Учебное пособие издается в двух частях (книгах). Настоящая книга является первой частью и состоит из введения и трех разделов.
Во введении кратко сформулированы место и роль ТАУ в системе общетехнических дисциплин.
Первый раздел включает основные понятия ТАУ, примеры систем автоматического управления (САУ) промышленными объектами, их особенности и классификацию, а также типовые задачи ТАУ.
Второй раздел посвящен математическому моделированию линейных непрерывных САУ при решении типовых задач ТАУ, включающих анализ и синтез линейных систем управления.
Третий раздел содержит постановку задачи и обзор методов синтеза линейных САУ, а также примеры параметрической оптимизации типовых одноконтурных и двухконтурных систем автоматического регулирования (САР).
Дата публикования: 2014-12-10; Прочитано: 653 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!