- •1. Что является объектом изучения теории автоматического управления (тау). Перечислить основные задачи линейной тау.
- •4. Классификация систем автоматического управления в зависимости от: свойств входящих в систему элементов; природы функционирующих в системе сигналов; назначения системы управления.
- •6. Временные элементы линейных звеньев аср: переходная функция, переходная характеристика элемента. Обратное преобразование Лапласа. Формула разложения Хэвисайта. Нормированная передаточная функция.
- •7. Назначение структурных схем. Виды структурных схем. Элементы алгоритмических структурных схем.
- •8. Правила преобразования структурных схем: последовательное соединение звеньев; параллельное соединение; охват звена обратной связью.
- •9. Правила преобразования структурных схем: перенос сумматора; перенос узла (точки) разветвления. Правило Мейсона (Мэзона) преобразования структурных схем.
- •12. Логарифмические амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики.
- •16. Пропорционально-интегрально-дифференциальный (пид-) закон регулирования. Схемы реализации и переходные характеристики пи- и пид-законов регулирования.
- •17. Определить понятие «качество процессов регулирования». По каким показателям (критериям) оценивается качество процесса регулирования.
- •2 0. Показатели качества переходных процессов в системах регулирования. Прямые показатели качества переходных процессов при отработке задающих и возмущающих воздействий и их определение.
- •21. Косвенная оценка качества переходных процессов в системе регулирования по вещественной переходной характеристике замкнутой системы.
- •23. Интегральные оценки качества переходных процессов в системе регулирования. Линейная интегральная оценка, квадратичная интегральная оценка, улучшенная интегральная квадратичная оценка.
- •24. Критерии устойчивости систем регулирования. Ценность критериев устойчивости. Алгебраический критерий устойчивости Гурвица: исходные данные; формулировка.
- •26. Критерии устойчивости систем регулирования. Ценность критериев устойчивости. Частотный критерий устойчивости Найквиста: исходные данные; формулировка в случае неустойчивой разомкнутой системы.
- •27.Запас устойчивости системы регулирования
- •28. Критерии устойчивости систем регулирования. Ценность критериев устойчивости. Частотный критерий устойчивости Михайлова.
- •30. Устойчивость системы регулирования с запаздыванием
- •32. Частные задачи, решаемые при создании эффективных (качественных) систем регулирования. Корректирующие устройства. Стабилизация путем последовательной и параллельной коррекции.
- •33. Частные задачи, решаемые при создании эффективных (качественных) систем регулирования. Стабилизация путем использования местных обратных связей. Жесткие и гибкие обратные связи
- •35. Этапы (работы) предшествующие синтезу системы регулирования. Два варианта постановки задачи синтеза системы регулирования. Синтез систем методом логарифмических амплитудно-частотных характеристик.
- •37. Синтез систем регулирования методом модельного оптимума. Критерий оптимального модуля. Обоснование вида желаемой (базовой) передаточной функции замкнутой системы. Вывод условия оптимизации.
- •41. Синтез двухконтурных каскадных систем регулирования с использованием метода модального оптимума.
- •42. Модификация метода модального оптимума.
- •43. Синтез систем с дифференцированием сигнала из промежуточной точки на основе метода модального оптимума и упредителя Смита.
- •44. Синтез систем регулирования методом симметричного оптимума. Критерий оптимизации. Базовая передаточная функция. Вывод условий оптимизации.
- •47. Сглаживание задающего сигнала в системе синтезированной методом симметричного оптимума.
- •48. Сглаживание и дифференцирование задающего сигнала в системе синтезированной методом симметричного оптимума.
- •49. Оптимальное управление. Цель и задачи оптимального управления. Критерии качества. Формулировка задачи оптимального управления.
- •50. Адаптивное управление. Общие понятия об адаптивном управлении. Адаптация. Классификация адаптивных систем. Принципиальная схема адаптивной системы.
7. Назначение структурных схем. Виды структурных схем. Элементы алгоритмических структурных схем.
Назначение: Наглядное представление сложных автоматических систем как совокупности элементов и связей между ними.
Виды:
Функциональные
Элементы – функциональные устройства (задающие, сравнивающие, устройства управления, исполнения, датчики).
Конструктивные
Элементы – конструктивные блоки, объединяющие ряд элементов (например, задающее устройство, сравнивающее устройство, устройство автоматического управления и часть исполнительного устройства) в конструктивное целое (цифровой регулятор). Конструктивные схемы используются при монтаже АСР.
Алгоритмические
Элементы – звенья (соответствующие выполняемым в них математических преобразованиям), сумматоры, узлы. Используются в ТАУ для определения ПФ замкнутой систем относительно задающих и возмущающих воздействий, а также при решении задач синтеза систем. Представляют собой графическое изображение матмоделей АСР в виде соединения звеньев. Звенья выбирают так, чтобы воздействия в них передавались только в одном направлении.
8. Правила преобразования структурных схем: последовательное соединение звеньев; параллельное соединение; охват звена обратной связью.
П оследовательное соединение: Последовательное соединение передаточных функций звеньев можно заменить на одно эквивалентное звено с передаточной функцией, равной произведению передаточных функций звеньев.
Параллельное соединение: Параллельное соединение передаточных функций звеньев можно заменить на одно эквивалентное звено с передаточной функцией, равной сумме передаточных функций звеньев.
О хват звена обратной связью:
Если знак ОС «+», то в формуле будет «–».
9. Правила преобразования структурных схем: перенос сумматора; перенос узла (точки) разветвления. Правило Мейсона (Мэзона) преобразования структурных схем.
П еренос сумматора:
По направлению сигнала
Против направления сигнала
Перенос узла разветвления:
Через звено по направлению сигнала
Через звено по направлению сигнала
Через сумматор по направлению сигнала
Через сумматор против направления сигнала
П равило Мейсона:
,
где n – количество прямых путей от заданного входа к заданному выходу,
Hi – передаточная функция i-того прямого пути,
Фi – Ф за исключением передаточных функций контуров, которые
пересекаются с i-тым прямым путём,
,
где n1 – количество замкнутых контуров в системе,
H1i – передаточная функция i-того разомкнутого контура с учетом его знака,
n2… – количество пар (троек, четвёрок и т.д.) пересекающихся контуров,
H2…i – передаточная функция пары (тройки, четвёрки и т.д.) разомкнутых
контуров с учетом знака.
10. Передаточные функции АСР. Структурная схема одноконтурной АСР с единичной обратной связью. Передаточная функция разомкнутой системы. Передаточные функции замкнутой системы регулирования относительно задающего воздействия, внутреннего и внешнего возмущений. Характеристические полиномы разомкнутой и замкнутой систем регулирования.
Структурная схема одноконтурной АСР с единичной обратной связью:
Wp(p) – передаточная функция регулятора
Wо(p) – передаточная функция объекта
F1(t) – возмущающее воздействие, приложенное ко входу объекта (внутреннее)
F2(t) – возмущающее воздействие, приложенное к выходу объекта (внешнее)
Передаточная функция разомкнутой системы: Если в структурной схеме одноконтурной системе регулирования с единичной ОС разомкнуть ОС у сумматора, то получится структурная схема разомкнутой АСР. Разомкнутая АСР состоит из последовательно включённых звеньев различной сложности.
Используется для анализа устойчивости замкнутой системы с использованием критерия Найквиста и для синтеза систем регулирования, т.е. при определнии параметров настройки регулятора.
Передаточные функции замкнутой системы регулирования:
О тносительно задающего воздействия
О тносительно внутреннего возмущающего воздействия
О тносительно внешнего возмущающего воздействия
Характеристические полиномы разомкнутой и замкнутой систем регулирования:
г де L(p) – характеристический полином разомкнутой системы.
где A(p) – характеристический полином разомкнутой системы.
Корни полинома A(p) – полюса ПФ замкнутой системы, а корни полинома В(p) – нули.
11. Частотные характеристики элементов (систем). Физический смысл частотных характеристик. Способы определения частотных характеристик. Виды частотных характеристик. Графическое представление частотных характеристик.
Физический смысл:
Е сли на вход системы подать гармонический сигнал с постоянной амплитудой и частотой то после завершения переходных процессов в системе на выходе устанавливаются незатухающие гармонические колебания
Способы определения:
АЧХ, ФЧХ – экспериментально. Для этого необходимо иметь генератор гармонических колебаний, который подключается к входу объекта, и измерительную аппаратуру для измерения амплитуды и фазового сдвига колебаний на выходе объекта.
Все частотные – аналитически. Для получения частотной ПФ надо сделать в W(p) подстановку p=jω.
где U(ω) – ВЧХ, V(ω) – МЧХ, A(ω) – АЧХ, φ(ω) – ФЧХ.
Виды:
где U(ω) – ВЧХ, V(ω) – МЧХ, A(ω) – АЧХ, φ(ω) – ФЧХ.
где ln(A(ω)) (на практике используется 20*lg(A(ω))) – ЛАХ, φ(ω) – ЛФХ.
Графическое представление:
Рассмотрим комплексную плоскость, на которой каждой частоте частотной передаточной функции соответствует вектор.
Кривую, которая описывает конец вектора при изменении частоты от -∞ до +∞, называют годографом АФЧХ. Годограф строится в диапазоне частот от 0 до +∞, т.к. математически обосновано, что часть годографа для частот от -∞ до 0 симметрична.