Стальная М. И. Теория автоматического управления [Электронный ресурс] : учебное пособие / М. И. Стальная, С. Ю. Еремочкин, И. А. Иванов. –Барнаул : ООО «МЦ ЭОР», 2019. ISBN 978-5-6040354-1-2Учебное пособие к дисциплине: «Теория автоматического управления», а также как дополнительный материал дисциплинам: «Системы управления электроприводом», «Проектирование электротехнических устройств», «Электрический привод» для практических занятий для студентов направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» дневной формы обучения.
Прежде чем начать изучение курса «Теория Автоматического управления» (ТАУ), необходимо четко представлять, когда необходимо автоматическое управления и регулирование электроприводом и технологическими комплексами. Итак, автоматическое управление и регулирование необходимо:
- когда система автоматического управления (САУ) сложная и человек просто может запутаться в порядке переключения электрооборудования;
- когда система регулирования простая, но осуществляется большое количество выполнение данных команд в час, например, быстрое нажатие двух кнопок «1-2-1-2»;
- когда опасные и вредные условия труда (химическое, взрывоопасное, радиационное производство, космос и т.д.), а также дистанционное управление технологическими комплексами (нефтяные скважины, ветровые электростанции и т.д.);
- когда условия окружающей среды и порядок работы технологического оборудования могут изменится, в том числе и непредсказуемо (погодные условия, движение ракеты, смена технологического материла, из которого изготавливают изделие, и т.д.). В этих случаях обычно используются адаптивные САУ, которые умеют само-настраиваться, само-приспосабливаться, самообучаться, само-организовываться и самим находить оптимальное решение (минимум - максимум) по улучшению протекания технологического процесса.
Кроме того, необходимо чтобы автоматика во всех этих случаях работала четко, надёжно и устойчиво. Обеспечение последних пожеланий можно выполнить, зная, как происходят эти процессы, и каким образом обеспечивается их устойчивая и надёжная работа. Оперируя только эмпирическими знаниями решить эти вопросы трудно, но на основе теоретических знаний с учетом опытных данных эти вопросы решаются успешно. Поэтому в данном курсе рассматриваются и изучаются теоретические подходы к решению этих проблем.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ
1.1 История развития ТАУ
1.2 Место теории автоматического управления в науке
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТОВ САР (САУ)
3.1 Нахождение математического описания объектов САР
3.2 Математическое исследование САУ и САР
3.3 Операционная форма записи дифференциальных уравнений
3.4 Преобразование Лапласа
3.4.1 Прямое преобразование Лапласа (s – преобразование)
3.4.2 Изображение некоторых функций через ПЛ
3.4.3 Обратное преобразование Лапласа
3.5 Универсальность математического описания объектов ТАУ(ТАР)
ГЛАВА 4. ТИПОВЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗВЕНЬЯ САУ (САР)
4.1 Пропорциональное звено
4.2 Инерционное апериодическое звено
4.2.1 Передаточная функция
4.2.2 Частотные характеристики
4.2.3 Логарифмические частотные характеристики
4.3. Колебательное звено
4.4. Идеальное интегральное звено
4.5 Реальное интегральное звено
4.6 Дифференциальное идеальное звено
4.7.Дифференциальное реальное звено
4.8. Форсирующее звено
4.9. Запаздывающее звено
ГЛАВА 5. ГРАФИЧЕСКОЕ ПОСТРОЕНИЕ ЛОГАРИФМИЧЕСКИХ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
5.1 Графическое построение ЛАЧХ
ГЛАВА 6. СОЕДИНЕНИЯ ТИПОВЫХ ЗВЕНЬЕВ В СТРУКТУРНЫХ СХЕМАХ САР
6.1. Последовательное соединение типовых звеньев САР.
6.2. Определение математического описания САР «черного ящика» или числа последовательно соединенных звеньев и числовых значений параметров звеньев
6.3 Параллельно-согласное соединение звеньев
6.4 Параллельно-встречное соединение звеньев
6.4.1 Примеры использования формулы передаточной функции для САР с обратными связями
ГЛАВА 7. СТРУКТУРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ САР
ГЛАВА 8. УСТОЙЧИВОСТЬ САУ
ГЛАВА 9. КРИТЕРИИ УСТОЙЧИВОСТИ САР
9.1 Алгебраические критерии устойчивости
9.1.1 Критерий устойчивости Рауса
9.1.2 Алгебраический критерий Гурвица
9.2 Алгебро-графический критерий Вышнеградского
9.3 Частотные критерии устойчивости САР
9.3.1 Частотный критерий Михайлова
9.3.2 Частотный критерий устойчивости Найквиста
9.3.3 Логарифмически критерий устойчивости
9.3.4 Понятие о запасе устойчивости
ГЛАВА 10. КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ САР И САУ
10.1 Непосредственные методы определения качественных показателей САР
10.2 Косвенные методы определения качественных показателей САУ
10.2.1 Точность. Ошибка САУ в установившемся режиме
10.2.2 Оценка быстродействия системы по распределению корней
10.2.3 Интегральные методы оценки качества
10.2.4 Частотные методы оценки качества. Логарифмический частотный метод
10.2.5 Рекомендации определения качественных показателей замкнутой САР по ЛАЧХ разомкнутой САР
ГЛАВА 11. СИНТЕЗ КОРРЕКТИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
11.1 Последовательное включение корректирующих устройств
11.2 Параллельно-встречное включение корректирующих устройств
11.3 Построение желаемой ЛАЧХ
ГЛАВА 12. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ САР И САУ
ГЛАВА 13. ОСОБЫЕ ЛИНЕЙНЫЕ САР
13.1. Линейные системы высокого порядка c элементами запаздывания.
13.2. Линейные САР с переменными параметрами.
13.3. Нелинейные системы.
13.4. Типы дискретных модуляций. 