Б.И. Коновалов, ю.М. Лебедев
ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ
Учебное пособие
Томск — 2010
Министерство образования и науки Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра промышленной электроники (ПРЭ)
Б.И. Коновалов, Ю.М. Лебедев
ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Учебное пособие
2010
Рецензенты: доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» политехнического института ФГПУ ВПО «Сибирский федеральный университет» Иванчура В.И.;
доктор технических наук, профессор кафедры
«Электропривод и электрооборудование»
Томского политехнического университета
Аристов А.В.
Корректор: Осипова Е.А.
Коновалов Б.И., Лебедев Ю.М.
Теория автоматического управления: Учебное методическое пособие. — Томск: Факультет дистанционного обучения, ТУСУР, 2010. — 162 с.
Учебное пособие соответствует программе семестрового курса лекций по теории линейных систем автоматического управления. Содержит основные понятия, передаточные функции, частотные и временные характеристики различных звеньев и систем автоматического управления.
Исследуется устойчивость непрерывных и импульсных систем, производится оценка качества переходных и установившихся режимов работы этих систем. Рассмотрены методы синтеза последовательных корректирующих устройств.
Предназначено для студентов всех форм обучения.
Коновалов Б.И.,
Лебедев Ю.М., 2010
Факультет дистанционного
обучения, ТУСУР, 2010
Оглавление
Учебное пособие 1
Томск — 2010 1
Введение 6
1 Классификация САУ 11
2 Математическое описание линейных непрерывных САУ 20
2.1 Линеаризация статических характеристик и дифференциальных уравнений 20
2.2 Понятие передаточной функции 23
2.3 Частотные функции и характеристики 33
2.4 Временные функции и характеристики 38
2.5 Структурные схемы и их преобразование 42
3 Типовые звенья САУ 48
3.1 Понятие типового звена. Классификация типовых динамических звеньев САУ 48
3.2 Минимально-фазовые звенья 49
3.2.1 Звенья первого порядка 49
3.2.1.1 Пропорциональное (безынерционное) звено 49
3.2.1.2 Интегрирующее (идеальное) звено 50
3.2.1.3 Дифференцирующее (идеальное) звено 53
3.2.1.4 Инерционное звено (апериодическое звено первого порядка) 55
3.2.1.5 Форсирующее звено 60
3.2.1.6 Инерционное форсирующее звено 62
3.2.1.7 Изодромное звено 66
3.2.1.8 Реальное дифференцирующее звено 68
3.2.2 Звенья второго порядка 69
3.2.2.1 Апериодическое звено второго порядка 70
3.2.2.2 Колебательное звено 72
3.2.2.3 Консервативное звено 78
3.3 Особые звенья линейных САУ 81
3.3.1 Неминимально-фазовые звенья 81
3.3.2 Звено чистого запаздывания 84
4 Устойчивость САУ 86
4.1 Передаточные функции линейных непрерывных САУ 86
4.2 Понятие устойчивости линейных непрерывных САУ 88
4.3 Критерий устойчивости Гурвица 91
4.4 Критерий устойчивости Михайлова 99
4.5 Критерий устойчивости Найквиста 109
4.6 Оценка устойчивости САУ по логарифмическим частотным характеристикам. Запасы устойчивости 115
4.7 Частотные характеристики разомкнутых систем 120
5 Оценка качества управления 124
5.1 Показатели качества управления в статическом режиме работы САУ. Статические и астатические системы 124
5.2 Показатели качества в динамических режимах работы САУ 135
5.3 Косвенные методы оценки качества переходного процесса 136
5.3.1 Частотные критерии оценки качества 137
5.3.2 Корневые критерии оценки качества 143
5.3.3 Интегральные критерии качества 144
6 Коррекция САУ 146
6.1 Понятие коррекции. Способы коррекции САУ 146
6.2 Синтез последовательных корректирующих устройств 155
6.3 Оптимальные характеристики САУ. Настройка систем на технический и симметричный оптимумы 160
Литература 169