Учебное пособие по дисциплине Теория автоматического управления для студентов направлений
 Скачать 2.41 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тюменский индустриальный университет» Институт геологии и нефтегазодобычи Кафедра кибернетических систем Макарова Л.Н., Лапик Н.В., Козлов В.В., Халилова Ю.В. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ учебное пособие по дисциплине «Теория автоматического управления» для студентов направлений 15.03.04-Автоматизация технологических процессов и производств, 27.03.04 – Управление в технических системах и 13.03.02 – Электроэнергетика и электротехника всех форм обучения Тюмень ТИУ 2017 УДК 681.51.01 (075.8) ББК 32.965 я7 Макарова Л.Н., Лапик Н.В., Козлов В.В., Халилова Ю.В. М152 Изучение свойств линейных систем[Текст]: учебно-методическое пособие /Л.Н. Макарова, Н.В. Лапик, В.В. Козлов,Ю.В. Халилова. - Тюменский индустриальный университет– Тюмень: Издательский центр БИК ТИУ, 2018.– 102 с. В пособии рассмотрены основные теоретические сведения о линейных непрерывных системах, методах математического и графического описания, исследования их поведения на устойчивость, качество управления в установившихся и динамических режимах. Приведены примеры применения методов расчета и предложены варианты индивидуальных заданий для их выполнения. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 15.03.04 - Автоматизация технологических процессов и производств в нефтяной и газовой промышленности, 27.03.04 – Управление в технических системах и13.03.02 – Электроэнергетика и электротехника всех форм обучения, изучающих дисциплину «Теория автоматического управления» УДК 681.51.01 (075.8) ББК 32.965 я7 М 152 © Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тюменский индустриальный университет», 2018 СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ Развитие техники привело к созданию систем управления, для которых наиболее существенными проблемами оказались обеспечение устойчивости и качества управления. Для решения задач анализа, синтеза и оптимизации реальных систем управления используются их структурные схемы и математические модели. Выбор математического аппарата при создании модели зависит от свойств реального процесса, вида причинно-следственной связи между управляющим воздействием и реакцией на него, способа нейтрализации возмущающих воздействий, типов сигналов, степени их определенности. Основой для создания математической модели являются объективные природные закономерности, однако часто они достаточно сложные. Поэтому используются такие приемы как декомпозиция, линеаризация, упрощение. Математические модели, полученные в результате применения этих приемов, считаются моделями первого приближения. Признаком их адекватности является совпадение результатов расчета параметра, проведенного по модели, с фактическими его значениями. Если математическая модель первого приближения имеет вид линейного неоднородного дифференциального уравнения с постоянными коэффициентами, то система управления считается линейной непрерывной детерминированной статической. Из дифференциального уравнения можно получить операторные уравнения, передаточные функции, частотные и временные характеристики, они используются при изучении свойств линейных систем. Устойчивость линейных систем исследуется с использованием характеристического уравнения (алгебраические критерии устойчивости) или частотных характеристик (частотные критерии). Для перевода неустойчивой линейной системы в устойчивой состояние возможно использование отрицательной обратной связи, изменение параметров отдельных звеньев, введение корректирующих устройств, при этом должны выполняться требования к качеству управления в установившихся и динамических режимах. Для оценки качества в динамическом режиме используются четыре вида критериев: прямые показатели качества, косвенные, корневые и интегральные. В учебном пособии рассматриваются приемы преобразования структурных схем с целью получения эквивалентной передаточной функции сложных систем, наиболее известные критерии определения устойчивости линейных систем, способы расчета параметров, обеспечивающих устойчивость системы, а также методы расчета показателей качества управления как в установившихся, так и динамических режимах. 1 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ НА ТЕМУ «ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ» 1.1 Общие свойства систем В системном анализе под системой подразумевается совокупность элементов, имеющих определенную структуру, и предназначенную для обеспечения какой-либо цели. Поэтому к свойствам системы относятся: наличие цели; наличие структуры; наличие элементов: наличие субъектов; наличие языка описания (разговорный, абстрактный в форме рисунков, схем, графиков, чертежей, математических моделей); наличие внешней среды; наличие управления (автоматического или внешнего), под которым согласно определения Норберта Винера подразумевается любой целесообразный процесс в природе, обществе, технике; иерархичность. |