Министерство общего и профессионального
образования Российской Федерации
Южно - российского государственный
технический университет (НПИ)
М.М. Савин
Конспект лекций по курсу “Теория автоматического управления”
Часть 1
Новочеркасск 2000
Часть I. Теория линейных непрерывных систем автоматического регулирования.
Тема №1. Основные понятия и определения. Статический расчет
§1 Механизация и автоматизация
Понятия автоматизация и механизация связаны со следующими процессами:
Производственными,
Энергетическими,
Транспортными,
Информационными.
Во всех этих процессах можно выделить два вида операций: рабочие операции и операции контроля и управления.
Рабочие операции направлены на получение конечного результата и связаны с основными энергетическими затратами. Замена труда человека при выполнении рабочих операций работой машин и механизмов называется механизацией.
Операции контроля и управления имеют своей целью измерение и изменение величин, влияющих на протекание рабочих операции. Замену труда человека при выполнении этих операций работой автоматических приборов и устройств называют автоматизацией.
По своему объему механизация и автоматизация может быть частичной, полной и комплексной. При частичной предполагается охват некоторых основных операций, при полной всех основных операций, а при комплексной - всех основных и вспомогательных.
§2 Виды автоматических систем
1. Системы автоматического контроля и сигнализации имеют следующую функциональную схему:
О – объект контроля,
ИП – измерительный преобразователь (датчик),
У – усилительно – преобразовательное устройство,
В – воспроизводящий элемент.
2. Системы автоматической защиты и блокировки, построены по схеме:
ИУ – исполнительное устройство.
Эти системы предназначены для автоматического, полного или частичного, отключения объектов при возникновении аварийного режима (защита) и предотвращения ошибки обслуживающего персонала (блокировка).
3. Системы автоматического регулирования (САР) и системы автоматического управления (САУ) предназначены для автоматического регулирования и управления. Автоматическим управлением называют осуществление некоторых операций контроля и управления без непосредственного участия человека, выбранных из множества возможных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение работы объектов управления (ОУ).
Автоматическим регулированием называется поддержание без непосредственного участия человека регулируемой величины на заданном постоянном значении или изменение ее по заданному закону (основная цель регулирования), реализуемое путем измерения регулируемой величины и (или) действующих на объект возмущений с последующим управляющим (регулирующим) воздействием на объект регулирования (ОР). Автоматическое регулирование - частный случай автоматического управления.
Объектами в указанных выше технических процессах могут служить производственные агрегаты, технологические линии, энергоустановки, транспортные средства и т.п.
§3 . Предмет изучения и задачи курса “Теория автоматического управления” (тау)
Предметом изучения являются САР и САУ, представленные своими математическими моделями.
Основные задачи курса ТАУ и изучаемые вопросы:
1) Принципы построения,
2) Математические модели элементов и систем,
3) Устойчивость работы,
4) Качество автоматического регулирования и управления,
5) Синтез алгоритма автоматического регулирования и управления.
При изучении перечисленных вопросов рассматриваются процессы (режимы) управления, представленные на следующей схеме:
Устойчивость – способность возвращаться к первоначальному режиму.
Свободное движение - процесс без внешнего воздействия.
Вынужденный - при внешних воздействиях.
Статический процесс - при постоянных во времени воздействиях.