Конспект лекций для студентов специальности "Автоматизированное управление технологическими процессами и производствами " заочной формы обучения

Вид материала

Конспект

Содержание СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯЧАСТЬ 1 Линейные непрерывные АСР

Подобный материал:

• Методические указания по курсу «Управление инновационными процессами» для студентов, 491.1kb.
• Конспект лекций для студентов заочной формы обучения по дисциплине " Организация производства", 16.36kb.
• Шифр специальности, 35.28kb.
• Конспект лекций по дисциплине "политэкономия" для студентов 050107 заочной формы обучения, 908.57kb.
• Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности, 142.61kb.
• Программа-минимум по специальности 05. 13. 06 «Автоматизация и управление технологическими, 83.57kb.
• Краткий конспект лекций и методические указания к курсовой работе для студентов специальности:, 2545.05kb.
• Конспект лекций по курсу "Начертательная геометрия и инженерная графика" Кемерово 2002, 786.75kb.
• Методические указания: краткий курс лекций для студентов заочной формы обучения Санкт-Петербург, 1540.61kb.
• Автоматизированная система управления технологическими объектами хранения и реализации, 212.74kb.

Национальный технический университет Украины

" ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ "


Кафедра

Автоматизация теплоэнергетических процессов


ОСНОВЫ


ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ


Конспект лекций для студентов специальности "Автоматизированное управление технологическими процессами и производствами "

заочной формы обучения


Киев 1999


Основы теории автоматического управления : Конспект лекций для студентов специальности "Автоматизированное управление технологическими процессами и производствами " заочной формы обучения / Сост. Батюк Г.С.  Бунь В.П., оформители Марцинковский А.О.,

Чумакова Н.В. - Киев: НТУУ " КПИ " , 1999 - 140 с.


Составители Г.С. Батюк

В.П.Бунь

Ответственный редактор Ю.М.Ковриго

Рецензент В.И. Першин


Изложены основы теории линейных непрерывных и дискретных автоматизированных систем управления технологическими процессами в объеме  предусмотренном программой курса ТАУ для студентов специальности АСУТП и П заочной формы обучения. Рассмотрены некоторые методы анализа линейных непрерывных и дискретных АСР. Приведены краткие сведения по определению настроечных параметров нелинейных АСР с двухпозиционными регуляторами и регуляторами с постоянной скоростью исполнительного механизма.

Кафедра АТЭП рекомендует конспект лекций студентам заочной формы обучения в качестве учебного пособия по курсу ТАУ.


НТУУ "КПИ"

1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЧАСТЬ 1

Линейные непрерывные АСР

1. Основные сведения из динамики АСР…………………………………………... 8
   
   1. Переходный процесс в АСР……………………………………………………….. 8
      
   2. Устойчивость АСР……………………………………………………………….….. 9
      
   3. Принцип суперпозиции. Типовые возмущения………………………………… 10
      
2. Применение преобразований Лапласа в ТАУ………………………………….. 13
   
   1. Прямое и обратное преобразование Лапласа…………………………….…... 13
      
   2. Основные теоремы преобразования Лапласа…………………………….…... 14
      
   3. Передаточная функция……………………………………………………………. 15
      
   4. Переходный процесс в АСР………………………………………………………. 16
      
3. Динамические характеристики АСР……………………………………………… 17
   
   1. Комплексная частотная функция………………………………………………… 17
      
   2. Переходная функция……………………………………………………………….. 18
      
   3. Весовая функция……………………………………………………………………. 19
      
4. Типовые звенья АСР………………………………………………………………... 20
   
   1. Введение……………………………………………………………………………… 20
      
   2. Безынерционное звено…………………………………………………………….. 20
      
   3. Идеальное дифференцирующее звено…………………………………….…… 21
      
   4. Идеальное интегрирующее звено………………………………………………... 22
      
   5. Апериодическое звено первого порядка……………………………………..…. 24
      
   6. Реальное дифференцирующее звено………………………………………..…. 25
      
   7. Инерционные звенья второго порядка………………………………………..… 26
      
   8. Общие свойства типовых звеньев…………………………………………….…. 29
      
   9. Звено транспортного запаздывания…………………………………………….. 30
      
   10. Типовые соединения звеньев…………………………………………………….. 32
       
5. Основные свойства типовых объектов регулирования………………………. 35
   
   1. Статические и астатические объекты регулирования………………………... 35
      
   2. Экспериментальные определения временных динамических
      

характеристик объектов регулирования………………………………………… 37

3. Определение передаточной функции объекта регулирования
   

по его экспериментальной переходной функции……………………………... 38

1. Статический объект регулирования …………………………………………….. 38
   
2. Астатический объект регулирования……………………………………………. 44
   
1. Основные линейные законы регулирования………………………………….... 48
   
   1. Закон регулирования……………………………………………………………….. 48
      
   2. Простейшие законы регулирования……………………………………………... 48
      
   3. Законы регулирования с коррекцией по интегралу и производной………… 49
      
      1. Корректирующая обратная связь………………………………………………… 49
         
      2. Пропорционально-интегральный закон регулирования……………………… 51
         
      3. Пропорционально-интегрально-дифференциальный закон
         

регулирования……………………………………………………………………….. 53

7. Структурные схемы и передаточные функции АСР…………………………… 55
   
   1. Одноконтурная АСР ……………………………………………………………….. 55
      
   2. Многоконтурная АСР……………………………………………………………….. 57
      
8. Астатизм АСР………………………………………………………………………… 59
   
   1. Порядок воздействия………………………………………………………………. 59
      
   2. Коэффициенты ошибки. Порядок астатизма АСР…………………………….. 59
      
   3. Структурные условия астатизма…………………………………………………. 61
      
9. АСР с компенсацией возмущения………………………………………………... 64
   
10. Устойчивость АСР…………………………………………………………………… 66
    
    1. Переходный процесс в АСР. Устойчивые и неустойчивые АСР……………. 66
       
    2. Необходимые условия устойчивости……………………………………………. 66
       
    3. Критерии устойчивости…………………………………………………………….. 67
       

10.3.1. Алгебраический критерий устойчивости Гурвица…………………………….. 67

10.3.2. Частотный критерий устойчивости Найквиста для

статических систем………………………………………………………………... 68

10.3.3. Частотный критерий устойчивости Найквиста для

астатических систем -ого порядка астатизма……………………………….. 68

4. Влияния параметров АСР на ее устойчивость.
   

Критический коэффициент передачи………………………………………….. 70

10. Оценка качества АСР……………………………………………………………… 72
    

11.1. Прямые показатели качества переходных процессов

в замкнутой АСР………………………………………………………………….. 72

2. Корневые показатели качества АСР…………………………………………… 73
   
3. Интегральные критерии качества АСР………………………………………… 73
   
4. Типовые процессы регулирования…………………………………………….. 75
   
5. Частотные критерии качества АСР…………………………………………….. 76
   
   1. Запас устойчивости по модулю и фазе………………………………………... 76
      
   2. Частотный показатель колебательности……………………………………… 77
      
11. Расчет настроек линейных непрерывных одноконтурных АСР ………….. 79
    

1. Определение оптимальных настроек линейных
   

одноконтурных АСР по АФХ объекта регулирования……………………… 79

1. Условие оптимальности………………………………………………………….. 79
   
2. Графо-аналитический расчет настроек АСР по показателю
   

колебательности………………………………………………………………….. 80

3. Графо-аналитический расчет настроек АСР
   

по запасу устойчивости по модулю и фазе…………………………………… 87

4. Определение оптимальных настроек АСР
   

с помощью расширенных АФХ объекта регулирования…………………… 92

5. Переходные процессы (процессы регулирования)
   

в замкнутой АСР…………………………………………………………………... 97

12. Расчет настроек линейных непрерывных двухконтурных АСР……………. 99
    
    1. Введение……………………………………………………………………………. 99
       
    2. Двухконтурная АСР с корректирующим
       

и стабилизирующим регуляторами……………………………………………. 99

3. Двухконтурная АСР с дополнительным сигналом из промежуточной
   

точки объекта регулирования………………………………………………….. 101

12. Определение параметров настройки АСР
    

с нелинейными регуляторами………………………………………………….. 104

14.1. Введение……………………………………………………………………………. 104

2. АСР с двухпозиционным регулятором…………………………………………. 104
   
3. АСР с регулятором с постоянной скоростью
   

исполнительного механизма…………………………………………………….. 107


ЧАСТЬ 2

Дискретные системы с цифровыми регуляторами

14. Математические основы теории дискретных АСР…………………………… 110
    

1. Импульсный элемент. Дискретные сигналы. Решетчатая функция……… 110
   
2. -преобразование…………………………………………………………………. 111
   
3. Дискретное преобразование Лапласа…………………………………………. 113
   
15. Цифровые регуляторы…………………………………………………………… 114
    
    1. Канал дискретного преобразования сигнала…………………………………. 114
       
    2. Аналого-цифровой преобразователь.Дельта-импульсный модулятор…... 115
       
    3. Цифровое вычислительное устройство………………………………………… 116
       
    4. Цифро-аналоговый преобразователь. Демодулятор………………………… 116
       
16. Структурная схема дискретной АСР с цифровым регулятором…………… 119
    
17. Передаточные функции дискретной АСР с цифровым регулятором…….. 121
    
18. Критерии качества дискретных АСР с цифровыми регуляторами………… 122
    
    1. Линейный интегральный критерий……………………………………………… 122
       
    2. Квадратичный интегральный критерий………………………………………… 123
       
    3. Условие достаточности информации об изменении
       

регулируемой величины…………………………………………………………. 123

20. Синтез типовых алгоритмов функционирования (типовых законов

регулирования) цифровых регуляторов……………………………………….. 125

21. Оптимальные значения параметров настройки цифровых регуляторов…. 130
    
22. Переходные процессы в дискретных АСР с цифровыми регуляторами…. 132
    
    1. Вычисление переходного процесса методом вычетов……………………… 132
       
    2. Вычисление переходного процесса методом степенных рядов…………… 134
       
23. Устойчивость дискретных АСР с цифровыми регуляторами………………. 135
    
    1. Необходимое условие устойчивости……………………………………………. 135
       
    2. Критерий устойчивости Найквиста……………………………………………… 136
       
    3. Запас устойчивости дискретных АСР. Оценка запаса устойчивости по распределению корней характеристического уравнения системы………... 137
       

Список литературы…………………………………………………………………. 139