теория автоматического управления. Билет 1

• Название: Билет 1
• Анкор: теория автоматического управления
• Дата: 15.09.2019
• Размер: 0.65 Mb.
• Имя файла: 1-5.docx
• Тип: Документы; #86877
• страница: 4 из 12

Билет №2:

1)Классификация САУ

Системы автоматического управления классифицируются. по следующим признакам ты пидор

1. 
   По закону изменения выходной функции (решение трёх типов задач):
   

1. 
   Система автоматической стабилизации – система, алгоритм функционирования которой содержит предписание поддерживать управляемую функцию на постоянном значении.
   
2. 
   Система программного управления - система, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять управляемую координату объекта в соответствии с заранее заданной функцией.
   
3. 
   Следящая система - система, алгоритм функционирования которой содержит предписание изменять управляемую величину в зависимости от значения неизвестной заранее переменной величины на входе автоматической системы.
   

2. 
   По фундаментальным принципам управления
   

1. 
   Системы, работающие по принципу регулирования по отклонению выходной координаты от предписанных значений.
   
2. 
   Системы, работающие по принципу компенсации возмущения.
   

3. 
   По числу контуров и регулируемых параметров
   

1. 
   Одноконтурные (одномерные) – предмет изучения классической теории
   

управления.

2. 
   Многоконтурные (многомерные) – предмет изучения современной теории
   

управления.

4. 
   По наличию источников вспомогательной энергии в регуляторе
   

1. 
   Прямого действия.
   
2. 
   Непрямого действия ( с усилительными устройствами).
   

5. 
   По характеру изменения переменных во времени
   

1. 
   Непрерывные.
   
2. 
   Дискретные.
   
3. 
   Непрерывно – дискретные.
   

VI. По виду дифференциальных уравнений, описывающих работу САУ

1. 
   Линейные.
   
2. 
   Нелинейные.
   

VII. По свойствам в установившемся режиме

1. 
   Статические.
   
2. 
   Астатические.
   

VIII. По виду коэффициентов в дифференциальных уравнениях

1. 
   Системы с сосредоточенными параметрами.
   
2. 
   Системы с распределенными параметрами.
   

IX. По способу оптимизации параметров

1. 
   Экстремальные.
   
2. 
   Адаптивные.
   
3. 
   Оптимального управления.
   

X. По изменению характеристик объекта во времени:

1. Стационарные.

2. Нестационарные.
XI. По наличию сигналов с вероятностными характеристиками:

1. 
   Детерминированные.
   
2. 
   Стохастические.
   

XII. По математической платформе синтеза регуляторов:

1. 
   Классическая.
   
2. 
   Нечёткая.
   
3. 
   Нейронные сети.
   
4. 
   Гибридная.
   

Направления развития теории управления:

1. 
   Теория адаптивного и робастного управления.
   
2. 
   Теория нечёткого управления.
   
3. 
   Теория нейронных систем и нейрокомпьютинг.
   
4. 
   Теория нейро - нечётких систем.
   
5. 
   Теория катастроф, хаос и фракталы.
   
6. 
   Синтез систем управления методами дифференциальной геометрии.
   
7. 
   Игровые подходы в управлении.
   

     2)Расчёт динамики САУ. 

Самый удобный из графо-аналитических методов синтеза – классический универсальный метод логарифмических частотных характеристик.
Сущность метода заключается в следующем. Сначала строят асимптотическую ЛАЧХ исходной системы, затем строят желаемую ЛАЧХ разомкнутой системы; ЛАЧХ корректирующего устройства должна так изменить форму ЛАЧХ исходной системы, чтобы ЛАЧХ скорректированной системы .
Наиболее сложным и ответственным этапом при синтезе является построение желаемой ЛАЧХ. При построении предполагают, что синтезируемая система имеет единичную отрицательную обратную связь и представляет собой минимально-фазовую систему. Количественная связь между показателями качества переходной функции минимально-фазовых систем с единичными ООС и ЛАЧХ разомкнутой системы устанавливается на основании номограмм Честната-Майера, В.В.Солодовникова, А.В.Фатеева, В.А.Бесекерского.

Желаемую ЛАЧХ условно разделяют на три части: низкочастотную, среднечастотную и высокочастотную. Низкочастотная часть определяется статической точностью системы – точность работы САУ в установившемся режиме. В статической системе низкочастотная асимптота параллельна оси частот, в астатических системах наклон низкочастотной асимптоты составляет –20 * дБ/дек, где  - порядок астатизма (=1, 2, 3,…). Среднечастотная часть является наиболее важной, так как она в основном определяет динамику процессов в системе. Основные параметры среднечастотной асимптоты – это её наклон и частота среза . Чем больше наклон среднечастотной асимптоты, тем труднее обеспечить хорошие динамические свойства системы. Поэтому целесообразен наклон –20 дБ/дек и крайне редко он превышает –40 дБ/дек. Частота среза определяет быстродействие системы. Чем больше , тем выше быстродействие (тем меньше ). Высокочастотная часть желаемой ЛАЧХ незначительно влияет на динамические свойства системы. Вообще говоря, лучше иметь возможно больший наклон её асимптоты, что уменьшает требуемую мощность исполнительного органа и влияние высокочастотных помех.

Желаемую ЛАЧХ строят на основе требований к системе: требования к статическим свойствам задают в виде порядка астатизма  и передаточного коэффициента разомкнутой системы; динамические свойства чаще всего задаются максимально допустимым значением перерегулирования и временем регулирования ; иногда задают ограничение в виде максимально допустимого ускорения регулируемой величины при начальном рассогласовании .

Методы построения желаемой ЛАЧХ: построение по В.В.Солодовникову, использование типовых ЛАЧХ и номограмм для них, построение по Е.А.Санковскому – Г.Г.Сигалову, упрощенное построение , построение по В.А.Бесекерскому, по методу А.В.Фатеева и др. методы.

Достоинства частотных методов:

● Частотные характеристики, отражающие математическую модель объекта, могут быть сравнительно просто получены экспериментальным путём;

● Расчёты по частотным характеристикам сводятся в простые и наглядные графо-аналитические построения;

● Частотные методы сочетают простоту и наглядность в решении задач независимо от порядка системы, наличия трансцендентных или иррациональных звеньев передаточной функции.

АЛГОРИТМ ПОСТРОЕНИЯ ЛЧХ

1. 
   Выбор частоты среза L_ж(w).
   

Если заданы перерегулирование и время затухания переходного процесса , то используются номограммы В.В.Солодовникова или А.В.Фатеева; если задан показатель колебательности М, то расчет ведут по методу В.А.Бесекерского.

В основу построения номограмм качества В.В.Солодовниковым положена типовая вещественная частотная характеристика замкнутой САУ (рис. 2). Для статических систем (=0) , для астатических систем (=1, 2,…) .

Этот метод предполагает, что соблюдается соотношение .

В качестве исходных приняты динамические показатели качества и , которые связаны с параметрами вещественной частотной характеристики замкнутой САУ диаграммой качества В.В. Солодовникова (рис. 3). По заданному с помощью кривой (рис.3) определяется соответствующее значение . Затем по и кривой определяется значение , которое приравнивается заданному , получаем , где – значение частоты среза, при котором время регулирования не превысит заданного значения .
С другой стороны ограничивается допустимым ускорением регулируемой координаты . Рекомендовано , где – начальное рассогласование.

Время регулирования можно приближенно определить, используя эмпирическую формулу , где коэффициент числителя принимается равным 2 при , 3 при , 4 при .

Всегда желательно проектирование системы с максимально возможным быстродействием.

Как правило, не превышает более, чем на ½ декады. Это связано с усложнением корректирующих устройств, необходимостью введения в систему дифференцирующих звеньев, что уменьшает надежность и помехоустойчивость, а также в силу ограничения по максимально допустимому ускорению регулируемой координаты.

Частоту среза можно повышать лишь увеличением . Статическая точность при этом возрастает, но ухудшаются условия устойчивости.

Принятие решения по выбору должно иметь достаточное обоснование.

2.