Задачи теории автоматического управления

Основными задачами ТАУ являются исследования статических и динамических свойств автоматических систем и разработка систем, удовлетворяющих заданным техническим требованиям.

В ТАУ исследуется две основные задачи:

анализ систем автоматического управления

синтез систем автоматического управления.

Первая из них, задача анализа, состоит в исследовании процесса работы определенной системы автоматического управления с заданной структурой и элементами при различных параметрах элементов и различных видах воздействий на систему. В задачу анализа входит исследование устойчивости систем, исследование динамических и статических отклонений, происходящих при процессах управления.

Вторая задача, синтез, является более сложной и состоит в построении системы автоматического управления; в нее входит выбор схемы управляющего устройства, его элементов и их параметров.

Теоретически любую САР можно рассматривать как систему преобразования задающих и возмущающих сигналов в сигнал выходных величин.

Пусть Х = (x₁, x₂…., x_n) – совокупность управляемых координат процесса (выходных величин) , Z = (z₁, z₂…., z_n) - возмущающие воздействия, U = (u₁, u₂…., u_n) - управляющие воздействия.

Величины X, U, Z в зависимости от природы объекта связаны различными математическими зависимостями. В общем случае

X = W (Z,U), (1)

где W– оператор, определяющий вид зависимости.

Задача анализа: Заданы Z,U и W и требуется найти X. Это обычно пассивная задача, здесь требуется осуществить лишь X без вмешательства в ход процесса.

Задача синтеза: Носит активный характер. - заданы U,Z и желаемый вид X, требуется найти такой W, чтобы удовлетворить требование к X.

Синтез активного управления: Заданы W и желаемый вид X. Требуется найти такое U, чтобы X удовлетворила поставленным требованиям.

3.1. Задачи линейной ТАР:

Сложная и разносторонняя задача управления, в подавляющем большинстве случаев, включает узкую задачу регулирования. Так как автоматическое регулирование в настоящие время имеет практическое значение, поэтому мы будем рассматривать в дальнейшем ее.

Любой производственный процесс характеризуется рядом показателей – регулируемых параметров.

Автоматическое обеспечение требуемых значений регулируемых параметров, определяющих ход производственного процесса в объекте регулирования по заранее заданному закону, называется автоматическим регулированием, которое обеспечивается системой автоматического регулирования (САР). Раздел ТАУ, занимающийся этим называется ТАР. В нашем курсе «Основы теории автоматического управления» мы будем касаться следующих задач ТАР.

1. Измерение динамических свойств и характеристик различных типов звеньев автоматических систем любой физической природы и конструкции;

2. Формирование функциональных и структурных схем систем автоматического управления и регулирования;

3. Построение динамических характеристик этих систем;

4. Определение ошибок и показателей точности замкнутых систем;

5. Исследование устойчивости замкнутых систем;

6. Оценка качественных показателей процессов управления;

7. Определение чувственности систем к изменению параметров и других факторов;

8. Изучение различных видов корректирующих устройств, вводимых в системы для повышения точности и улучшения динамических качеств.

9. Создание частотных, корневых и других методов синтеза корректирующих устройств и различных методов оптимизации систем по показателям качества