- •Библиографический список
- •1) Принцип действия систем автоматического управления.
- •2) Примеры систем автоматического управления
- •Структурная схема следящей системы
- •Сопровождение цели «на проходе».
- •Автоматическая подстройка частоты.
- •Структурная схема цифровой следящей системы.
- •Автоматическая система управления качеством.
- •3) Классификация систем управления
- •1. По основным видам уравнений динамики процессов управления:
- •2. Линейные системы разделяются на:
- •3. По характеру передачи сигналов различают:
- •4) Типовые звенья систем ау
- •Использование символической формы.
- •Амплитудно-фазовая частотная характеристика.
- •Логарифмическая амплитудная частотная характеристика (лах) и
- •Апериодическое звено второго порядка
- •5) Критерии качества переходного процесса во времени
- •Амплитудные частотные характеристики замкнутой системы
- •6) Дифференциальное уравнение замкнутой системы
- •Диаграмма Вышнерадского
- •7) Устойчивость сау
- •1. Критерий Гурвица [5]
- •2. Критерий Михайлова
- •3. Критерий Найквиста
- •8) Введение в теорию нелинейных сау
- •Метод гармонической линеаризации
- •Коэффициент передачи нелинейного элемента по первой гармонике
- •Введение в теорию нелинейных сау
- •Гармоническая линеаризация типовых звеньев
- •9) Пространство состояний (фазовое пространство)
- •С ау с идеальным реле и жесткой обратной связью
- •Сау с идеальным реле и гибкой обратной связью
- •Реле с петлей гистерезиса
- •10) Понятие о дискретных системах Введение
- •Виды квантования непрерывных сигналов
- •1.3 Классификация дискретных сау
- •Примеры дискретных систем
- •2. Математические основы теории дв-систем
- •2.1 Решетчатые функции
- •2.2 Синусоидальные решетчатые функции
- •Дополнение.
- •2.3 Прямые и обратные разности
1.3 Классификация дискретных сау
Классификация САУ по признакам непрерывности, дискретности, линейности и видам квантования приведена на рис. 1.3.
По характеру сигналов САУ подразделяются но дискретные и непрерывные. Непрерывные системы в свою очередь делятся на линейные и нелинейные, частным случаем которых являются релейные системы.
Дискретные системы подразделяются на релейные и системы дискретного времени (импульсные и цифровые ДВ-системы). Таким образом дискретные релейные САУ - это частный случай нелинейных систем, что и отмечено на рис.3 двумя связями. Релейные системы исследуются методами, разработанными для анализа нелинейных САУ [5]. При малом числе уровней в цифровых САУ их свойства приближаются к свойствам релейных систем (двойной пунктир на рис. 1.3).
Импульсные и цифровые системы являются системами дискретного времени, а сигналы в этих системах - ДВ-сигналами [16]. При достаточно большом числе дискретов по уровню ( достаточно большом числе разрядов АЦП и ЦАП ) динамические свойства цифровых систем близки к свойствам импульсных систем, что позволяет изучать их одними методами. В ряде случаев квантование по уровню в цифровых системах можно учесть введением в систему так называемых шумов квантования.
ДВ-системы, в свою очередь, могут быть линейными и нелинейными. Здесь рассматриваются только линейные ДВ-системы.
По мере уменьшения периода дискретности свойства импульсных систем приближаются к свойствам непрерывных САУ и их можно исследовать методами исследования линейных систем (пунктирные связи на рис. 1.3). Такие системы называются квазинепрерывными [3].
В связи с развитием микропроцессорных средств и их большими возможностями в настоящее время домимнируют цифровые системы автоматического управления (ЦАС).
Структурная схема одномерной ЦАС приведена на рис. 1.4 [4]. Задающее воздействие g(t) преобразуется АЦП и импульсным элементом в коды g[n], поступающие на вход ЦВМ с периодом дискретности T. На второй вход ЦВМ поступают коды выходного сигнала y[n]. Сигналы g[n] и y[n] преобразуются ЦВМ в соответствии с заданным алгоритмом (законом управления) в последовательность кодов x[n], которые через ИЭ поступают на ЦАП и преобразуются в аналоговый сигнал, воздействующий на непрерывную часть ЦАС, то есть на объект управления). АЦП преобразует аналоговый выходной сигнал y(t) в последовательность кодов y[n].
Вне зависимости от сложности решаемой ЦВМ задачи исходным для ее (задачи) решения обычно является разность входного и выходного сигналов [5]. Поэтому можно считать, что ЦВМ определяет разность между входным и выходным сигналами и формирует сигнал управления как функцию от этой разности.
Возможны и другие варианты включения в САУ импульсных элементов. Место включения ИЭ может оказаться предопределенным самим объектом управления. Например, при слежении за целью с помощью обзорной РЛС - ИЭ оказывается вне контура охваченного обратной связью (информация поступает приблизительно через период обзора РЛС в момент облучения цели). Задачей слежения является прогнозирование положения цели, а ошибка слежения - это разность между ее фактическим положением в последующий период обзора и прогнозированным системой слежения. Прогнозирование может происходить непрерывно, а внешнее воздействие - в дискретные моменты времени.
ЦАС обладают целым рядом положительных свойств, определяющих их широкое применение:
- возможность реализации сложных алгоритмов управления, обработки информации поступающей от различных источников, алгоритмов адаптации, обучения, самоорганизации (изменения структуры САУ, передаточных функции, и т.д.);
- возможность с помощью одного управляющего устройства управлять несколькими объектами, подключая их по очереди;
- возможность создания иерархических децентрализованных систем;
- стабильность функционирования (в цифровых системах после преобразования сигнала в цифру исчезают проблемы дрейфов нулей усилителей постоянного тока, изменений параметров ЭРЭ, точности настройки, шумовых помех и т.д.);
- возможность организации самоконтроля системы, диагностики;
- многократное использование одного канала связи;
- уменьшение весов, габаритов и энергопотребления (например, с системах радиоавтоматики заменой аналоговых временных, частотных, фазовых и пр. дискриминаторов , а также соответствующих устройств обработки информации и исполнительных устройств на цифровые);
- повышенная помехозащищенность (на интервале времени между квантованиями сигнала вход САУ оказывается отключенным);
- повышение надежности, снижение стоимости системы и др.
При управлении медленно меняющимися процессами (например, тепловыми) в цифровых системах легко реализуются большие постоянные времени, дифференцирование и интегрирование медленно меняющихся процессов, что практически невозможно в аналоговых системах.
Недостатком ЦАС (и других ДВ-систем) является то, что их замыкание происходит с периодом дискретности. В остальное время ЦАС оказываются разомкнутыми, что, вообще говоря, может привести к ухудшению качества управления и к уменьшению запасов устойчивости. Квантование сигналов по уровню создает в ЦАС шумы квантования, что, вообще говоря, также снижает качество управления.