Структура дисциплины

Курс «Теория автоматического управления» включает в себя разделы: основные понятия и определения; математическое описание процессов и систем автоматического управления; частотные характеристики САУ; анализ САУ, синтез линейных систем; нелинейные САУ и их особенности.

1. Содержание дисциплины

1.1 Содержание дисциплины по гос

Основные понятия теории управления; классификация систем управления (СУ); поведение объектов и СУ; информация и принципы управления; примеры СУ техническими, экономическими и организационными объектами; задачи теории управления; линейные непрерывные модели и характеристики СУ; модели вход-выход: дифференциальные уравнения, передаточные функции, временные и частотные характеристики; модели вход-состояние-выход; преобразования форм представления моделей; анализ основных свойств линейных СУ: устойчивости, инвариантности, чувствительности, управляемости и наблюдаемости; качество переходных процессов в линейных СУ; задачи и методы синтеза линейных СУ; линейные дискретные модели СУ: основные понятия об импульсных СУ, классификация дискретных СУ; анализ и синтез дискретных СУ; нелинейные модели СУ; анализ равновесных режимов; методы линеаризации нелинейных моделей; анализ поведения СУ на фазовой плоскости; устойчивость положений равновесия: первый и второй методы Ляпунова, частотный метод исследования абсолютной устойчивости; исследование периодических режимов методом гармонического баланса; линейные стохастические модели СУ: модели и характеристики случайных сигналов; прохождение случайных сигналов через линейные звенья; анализ и синтез линейных стохастических систем при стационарных случайных воздействиях; оптимальные системы управления: задачи оптимального управления, критерии оптимальности; методы теории оптимального управления: классическое вариационное исчисление, принцип максимума, динамическое программирование; СУ оптимальные по быстродействию, оптимальные по расходу ресурсов и расходу энергии; аналитическое конструирование оптимальных регуляторов; робастные системы и адаптивное управление.

1.2. Рабочая программа (объём дисциплины 110 часов)

1.2.1 Основные понятия и определения

[1] c.13…32, [3] c. 5…7, 12…22, [4] c. 6…26

Понятие управления. Понятие автоматического управления. Обобщенная структура систем автоматического управления. Основные элементы автоматических систем и их функциональное назначение. Управляющие и возмущающие воздействия. Принципы управления. Принципы классификации САУ. Задачи теории автоматического управления.

1.2.2 Математическое описание процессов и систем автоматического управления

[1] c. 33…44, 52…94, [3] c. 24…35, 41…44, 51…78, [4] c. 27…56, 73…88, [5] c. 9…36

Понятие статики и динамики систем. Статический режим работы системы, статические характеристики. Описание динамики систем в форме нелинейных дифференциальных уравнений. Определение линейной системы. Линеаризация уравнений динамики, приведение их к форме в отклонениях. Предпосылки возможности и целесообразности линеаризации. Понятие стационарной и нестационарной систем. Понятие о линеаризации статических характеристик системы. Уравнения состояния. Переменные состояния, Пространство состояния.

Типовые внешние воздействия и цель их использования. Единичная функция. Функция Дирака (δ – функция). Гармоническое воздействие. Воздействие типа «белый шум». Реакция системы на типовые воздействия. Переходная и импульсная переходная функции.

Представление математической модели системы в форме «вход–выход».

Понятие передаточной функции. Свойства преобразования Лапласа. Типовые динамические звенья и их передаточные функции. Реакция типовых звеньев на типовые воздействия. Понятие о неминимально - фазовых звеньях. Передаточные функции при последовательном, параллельном и встречно-параллельном соединении звеньев. Понятие структурных схем. Преобразование структурных схем. Теорема Мейсона. Понятие передаточных функций разомкнутых и замкнутых систем. Связь между линеаризованными дифференциальными уравнениями и структурными схемами. Матричные передаточные функции. Переход от дифференциальных уравнений к структурным схемам. Переход от структурных схем к дифференциальным уравнениям.