Теория автоматического управления техническими системами

Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А.В.5703803314

Table of contents :
Список аббревиатур и буквенных обозначений ……Page 4
Предисловие ……Page 11
Введение ……Page 13
1.1. Информация – одно из основных понятий кибернетики ……Page 16
1.2. Информатика и вычислительная техника ……Page 18
1.3. Кибернетика и управление ……Page 19
1.4. Цель управления в технических системах ……Page 22
2. Основные понятия теорий автоматического регулирования и автоматического управления ……Page 23
2.1. Принципы и основы построения систем автоматического регулирования ……Page 24
2.2. Классификация САР. Основные функциональные устройства САР ……Page 28
2.3. Прямое и непрямое регулирование, одноконтурные и многоконтурные, несвязанные и связанные САР ……Page 30
2.4. Статическое и астатическое регулирование ……Page 34
2.5. Классификация САР в зависимости от идеализации, принятой при их математическом описании ……Page 37
2.7. Основные технические требования, предъявляемые к САР ……Page 38
2.8. Системы автоматического управления ……Page 42
2.9. Проблема управления ……Page 47
2.10. Примеры САР и САУ ……Page 49
3. Дифференциальные уравнения и частотные характеристики систем автоматического регулирования ……Page 57
3.1. Уравнения САР ……Page 58
3.2. Методика составления дифференциальных уравнений САР. Линеаризация уравнений ……Page 60
3.3. Свободные и вынужденные колебания САР. Частотные характеристики ……Page 65
3.4. Передаточная функция непрерывной линейной стационарной системы и ее свойства ……Page 69
3.5. Типовые звенья САР ……Page 73
3.6. Логарифмические частотные характеристики ……Page 84
3.7. Приближенный способ вычисления и построения логарифмических частотных характеристик одноконтурных систем ……Page 95
3.8. Преобразование структурных схем САР ……Page 100
3.9. Номограмма для замыкания системы ……Page 105
4.1. Переменные состояния и уравнения состояния динамической системы ……Page 108
4.2. Матричная передаточная функция ……Page 115
4.3. Управляемость и наблюдаемость ……Page 117
4.4. Значение понятий управляемости и наблюдаемости в ТАР ……Page 124
4.5. Управляемость и наблюдаемость соединений подсистем ……Page 126
4.6. Задача минимальной реализации ……Page 128
5.1. Понятия и определение устойчивости по Ляпунову ……Page 129
5.2. Критерии устойчивости линеаризованных САР ……Page 133
5.3. Алгебраические критерии устойчивости ……Page 134
5.4. Частотные критерии устойчивости. Критерий устойчивости Михайлова. Амплитудно-фазовый критерий устойчивости ……Page 138
5.5. Анализ устойчивости одноконтурных систем автоматического регулирования по их частотным характеристикам ……Page 146
5.6. Запасы устойчивости систем по модулю и фазе ……Page 148
5.7. Определение областей устойчивости ……Page 150
6. Анализ качества линейных непрерывных систем автоматического регулирования ……Page 152
6.1. Методы анализа качества САР ……Page 153
6.2. Частотный метод определения переходных функций линейных непрерывных САР ……Page 155
6.3. Определение переходных процессов методом трапецеидальных частотных характеристик ……Page 160
6.4. Вычисление переходного процесса в САР при помощи ЭВМ ……Page 165
6.5. Вычисление переходной функции в САР с неединичной обратной связью ……Page 168
6.6. Частотный метод анализа качества регулирования ……Page 171
6.7. Определение значения передаточного коэффициента (или добротности) астатической системы по ЛАЧХ ……Page 173
6.8. Коэффициенты ошибок системы ……Page 175
7. Синтез корректирующих устройств линейных систем автоматического регулирования ……Page 179
7.1. Постановка задачи синтеза ……Page 180
7.2. Желаемая логарифмическая амплитудная частотная характеристика САР ……Page 187
7.3. Синтез последовательных корректирующих устройств ……Page 191
7.4. Синтез корректирующих обратных связей и параллельных корректирующих устройств ……Page 196
7.5. Синтез САР с последовательным корректирующим устройством и корректирующей обратной связью ……Page 200
7.6. Номограммы для определения запаса устойчивости, показателей качества и коэффициентов ошибок САР по ЛАЧХ ……Page 203
8.1. Нелинейные системы. Типовые нелинейные характеристики ……Page 206
8.2. Метол фазовых траекторий ……Page 208
8.3. Автоколебания в нелинейных САР ……Page 214
8.4. Примеры нелинейных САР релейного типа ……Page 216
8.5. Метод припасовывания ……Page 221
8.6. Применение метода гармонической линеаризации для анализа устойчивости нелинейных САР ……Page 222
8.7. Определение амплитуды а0, частоты w0 и устойчивости автоколебаний ……Page 228
8.8. Анализ устойчивости и расчет параметров автоколебаний. Метод фазовой границы устойчивости ……Page 231
9. Основы теории детерминированного оптимального управления ……Page 236
9.1. Постановка задачи оптимального управления ……Page 237
9.2. Вариационное исчисление и современные задачи теории автоматического управления ……Page 238
9.3. Типовая вариационная задача оптимального управления ……Page 242
9.4. Приведение задачи оптимального управления к уравнению Гамильтона—Якоби ……Page 245
9.5. Квадратичный критерий качества. Линейный объект ……Page 246
9.6. Оптимальные ПИ-регуляторы ……Page 251
9.7. Понятие о принципе максимума ……Page 256
9.8. Формулировка и классификация методов математического программирования ……Page 270
9.10. Формулировка задачи оптимального управления в дискретной форме ……Page 272
10. Основы анализа и синтеза САУ при случайных воздействиях ……Page 275
10.1. Постановка задачи анализа динамической точности САР ……Page 276
10.2. Случайные величины и функции, стохастические процессы ……Page 277
10.3. Стационарные и эргодические случайные процессы ……Page 281
10.4. Связь между спектральными плотностями и корреляционными функциями на входе и выходе линейной динамической системы ……Page 290
10.5. Синтез САР при входных случайных воздействиях ……Page 292
10.6. Метод оптимизации динамических систем при случайных воздействиях (фильтры Винера) ……Page 294
10.7. Решение интегрального уравнения относительно оптимальной передаточной функции ……Page 298
10.8. Алгоритм вычисления фильтров ……Page 300
10.9. Синтез системы с минимальной среднеквадратической и нулевой или заданной динамической ошибками. Постановка задачи ……Page 305
11. Методы идентификации объектов регулирования ……Page 309
11.1. Идентификация методом частотных характеристик ……Page 310
11.2. Идентификация методом свертки в случае произвольного входного сигнала ……Page 316
11.3. Метод ортогональных разложений ……Page 318
11.4. Идентификация методом корреляционных функций ……Page 320
11.5. Ортогональный метод моментов ……Page 322
11.6. Метод дифференциальной аппроксимации ……Page 329
11.7. Идентификация объектов методами теории оценивания параметров ……Page 330
12. Основные принципы построения адаптивных систем ……Page 335
12.1. Функциональные особенности и классификация адаптивных САУ ……Page 336
12.2. Пассивные и активные, разомкнутые и замкнутые адаптивные системы ……Page 338
12.3. Аналитические и поисковые адаптивные системы ……Page 342
12.4. Адаптивное управление техническими объектами с эталонной моделью ……Page 347
12.5. Адаптивная система с эталонной моделью, реализующая градиентный метод ……Page 351
13.1. Определение дискретной системы. Разностные уравнения ……Page 355
13.2. Методы математического описания дискретных систем ……Page 358
13.3. Прохождение непрерывного сигнала через цифровую ЭВМ ……Page 364
13.4. Преобразование частотного спектра непрерывного сигнала при его прохождении через цифровую ЭВМ ……Page 368
13.5. Передаточные функции дискретных систем ……Page 373
13.6. Передаточная функция САР с ЭВМ в контуре управления ……Page 376
13.7. Z-преобразование ……Page 378
13.8. 2-передаточная функция дискретной системы ……Page 383
13.9. Типовые дискретно-непрерывные системы ……Page 386
13.10. Анализ дискретно-непрерывных систем, описываемых уравнениями в переменных состояния ……Page 390
13.11. Анализ устойчивости дискретных САР ……Page 394
13.12. Электрический цифровой следящий привод с электродвигателем постоянного тока ……Page 400
14.1. Общие сведения ……Page 406
14.2. Эффекты квантования по уровню. Аналоговый вход ……Page 410
14.3. Длина слова в АЦП, ЦАП, арифметическом устройстве и МП-системе регулирования ……Page 416
14.4. Прохождение шума квантования через систему ……Page 420
14.5. Аналоговый выход ……Page 422
14.6. Дискретизация по времени ……Page 424
14.7. Микропроцессор как универсальный регулятор и основа нового поколения иерархических систем управления ……Page 427
14.8. Позиционная следящая система с МП-корректирующим устройством ……Page 431
15.1. Примеры иерархических структур ……Page 433
15.2. Автоматизированные системы управления техническими объектами как иерархические системы ……Page 436
15.3. Централизованные и иерархические управляющие вычислительные комплексы ……Page 439
15.4. Распределенные системы управления ……Page 442
15.5. Особенности распределенных систем управления ……Page 444
15.6. Системы передачи данных в РСУ. Требования к программному обеспечению и особенности проектирования операционных систем ……Page 445
15.7. Координированное управление иерархическими системами ……Page 447
16. Автоматизация проектирования ……Page 453
16.1. Сущность процесса проектирования ……Page 454
16.2. Проектирование и понятие сложности ……Page 459
16.3. Системный подход к проектированию ……Page 461
16.4. Особенности автоматизации проектирования систем управления ……Page 464
16.5. Системы автоматизированного синтеза ……Page 466
16.6. Математическое, алгоритмическое, программное и лингвистическое обеспечение САПР САУ ……Page 467
16.7. САПР как интеллектная система ……Page 470
16.8. Моделирование и автоматизированный синтез САУ ……Page 472
16.9. Система автоматизированного моделирования и оптимизации САР и САУ ……Page 474
16.10. Технические средства САПР ……Page 481
Литература ……Page 484
Предметный указатель ……Page 485