Билет № 18

1 Модальное управление. Схема системы управления с динамическим фильтром.

Решение дифференциальных уравнений или системы дифференциальных уравнений можно представить в виде

, (4.1.1)

где – простые корни характеристического уравнения,– постоянные интегрирования. Каждое слагаемое в выражении (1) называетсямодой. Поведение всей системы зависит от поведения каждой моды. Поэтому, задавая значения корней характеристического уравнения в каждой моде, можно сформировать любой переходный процесс. Заданию корней соответствует их размещение на комплексной плоскости. Помещение всех корней замкнутой САУ в любое наперёд заданное положение составляет предметмодального управления.

Рассмотрим дифференциальное уравнение n-го порядка

, (4.1.2)

где – единичная ступенчатая функция,– постоянные коэффициенты.

Характеристическое уравнение имеет вид

. (4.1.3)

Уравнение (3) можно представить в виде

, (4.1.4)

где – корни характеристического уравнения.

Было изучено большое количество распределений корней характеристического уравнения и сформированы так называемые стандартные характеристические уравнения, которые обеспечивают тот или иной заданный переходный процесс.

Наиболее простым распределением является биномиальноераспределение корней. При этом распределении

.

В этом случае характеристическое уравнение в соответствии с (4) принимает вид

, (4.1.5)

а корни могут быть только действительными и равными. Обычно полагают

, (4.1.6)

где – характерная частота, определяющая быстродействие системы.

Характеристические полиномы различных порядков при биномиальном распределении корней и при , полученные по выражениям (5) и (6), приведены в (7)

(4.1.7)

Для этого случая переходные процессы при различных порядках системы представлены на рис. 1, где цифры 1, 2, 3,… указывают на порядок системы. Все процессы построены для одного и того же значения . Биномиальное распределение корней даёт апериодический процесс (без перерегулирования). Такой процесс необходим, например, при автоматизированной сборке.

Другим распространённым распределением корней является распределение корней по Баттерворту.При этом стандартные характеристические полиномы имеют следующий вид:

(4.1.8)

При распределении корней по Баттерворту реакции на единичное ступенчатое воздействие представлены на рис. 2.

При этом распределении корни расположены на полуокружности радиуса , деля ее на равные отрезки (рис. 3-5).

При синтезе системы управления следует пользоваться рис. 1, 2 следующим образом.

Предположим, что система четвертого порядка и переходный процесс должен закончиться через время . Тогда в соответствии с рис. 2 можно записать

.

Таким образом, становится известным желаемое характеристическое уравнение. Синтез САУ с помощью модального управления осуществляется следующим образом:

составляется характеристическое уравнение системы, в котором неизвестные параметры заданы буквенно;

по графику определяется ;

полученное характеристическое уравнение системы сравнивается со стандартным уравнением того же порядка, в результате чего получается система уравнений относительно неизвестных параметров системы;

находятся неизвестные параметры.

Билет 1(2)

Классификация автоматизированных систем (АС) (по назначению, направлению деятельности и др.). Обеспечивающая и функциональная части.

Классификация АС осуществляется по ряду признаков. В зависимости от решаемой задачи можно выбрать разные при­знаки классификации. При этом одна и та же АС может харак­теризоваться одним или несколькими признаками. В качестве признаков классификации АС используются следующие при­знаки:

— направление деятельности;

— область и специфика применения;

— охватываемая территория

— организация информационных процессов;

— назначение;

— структура и др.

Укрупненная (общая, глобальная) классификация АС. При са­мом общем (глобальном) рассмотрении АС ее можно предста­вить состоящей из двух частей: функциональной и обеспе­чивающей.

Функциональная подсистема— это часть автоматизирован­ной системы, которой поставлена в соответствие одна или не­сколько целей (подцелей) системы управления. В самом простейшем случае функциональ­ная подсистема состоит из управляющей части и объекта управ­ления

Управляющая часть воздействует на объект управления пос­редством выдачи команд, желая привести объект управления в некоторое требуемое состояние. Команды — это распорядитель­ная информация. Поскольку управляющей части небезразлично состояние объекта управления, то всегда присутствует обратная связь, это — осведомительная информация.

Применительно к АСУП традиционно выделяют следующие функциональные подсистемы:

— технической подготовки производства;

— технико-экономического планирования;

— оперативного управления производством;

— материально-технического снабжения;

— управления кадрами;

— управления качеством продукции;

— финансовая подсистема и др.

При решении любой из перечисленных глобальных функ­циональных задач из структуры системы может быть выделена часть, которая обеспечивает их решение — обеспечивающая часть АС.

Она включает в себя математическое, информационное, про­граммное, техническое, лингвистическое и другие виды обеспе­чения АС.

Иногда в литературе обеспечивающую часть называют авто­матизированной системой обработки данных (или АСОД) или информационно-вычислительной системой (ИВС).

Математическое обеспечение— это набор математических формул, соотношений, алгоритмов, математических моделей, методик, предназначенных для решения задач управления и об­работки информации.

Информационное обеспечение— это вся инфор­мация, используемая для решения задач управления и обработки информации.

Программное обеспечение— это набор рабочих программ, пакетов программ, пакетов прикладных программ, программных комплексов и т. п. Проще говоря, это все программы, используе­мые для решения задач управления и обработки информации с помощью ЭВМ.

Техническое обеспечение— все технические средства, ис­пользуемые для автоматизированного решения задач управления и обработки информации.

Лингвистическое обеспечение— это набор языковых средств, реализующий дружественный интерфейс между пользователем и ЭВМ в целях повышения эффективности общения человека с машиной.

Классификация АС по направлению деятельности(области применения) показана на рис. 2.2. Как видно из этого рисунка, в промышленной сфере превалирует иерархическое построе­ние АС.

По сфере (специфике) примененияАС различаются следующим образом (рис. 2.3).

Из этого класса АС исторически первыми стали применяться АС на производстве.

Классификация АС по организации информационных процессов.В зависи­мости от организации Безымянный5информацион­ных процессов АС делятся на два больших класса: управляющие и ин­формационные. В информационных системах (ИС) управление отсутству­ет, например: автоматизированные системы научных исследований — АСНИ, «Библиотека», системы авто­матизированного проектирования — САПР, экспертные системы — ЭС и др. В отличие от чисто информаци­онных систем в таких АИС, как авто­матизированные системы управле­ния технологическими процессами — АСУТП, АСУ предприятиями — АСУП, управление занимает важное место и бывает либо автоматическим, либо автоматизированным.

Информационно-поисковые системы (ИПС)— в них объек­том управления является процедура поиска требуемой информа­ции в очень больших объемах этой информации. Типичный при­мер — различные библиотечные системы, системы продажи би­летов на транспортные средства и т. п.

Системы автоматизированного проектирования (САПР)— в них объектом управления является процесс проектирования из­делий любой природы (станка, самолета, ЭВМ, АСУ и т. п.).

Следующий класс систем — АС научных исследований и комп­лексных испытаний (АСНИ). Здесь объектом управления является процесс исследования объекта любой работы (исследования про­цесса работы двигателя, полета самолета, работы реактора и т. п.).

В последнее время активно развиваются гибкие автоматизи­рованные производства (ГАП). ГАП — некоторая производствен­ная единица, функционирующая на основе безлюдной техноло­гии и находящаяся под управлением единой программы.

Интеллектуальные системы (экспертные системы) в отличие от предыдущих систем оперируют со знаниями, хранящимися в банке знаний. Типичные примеры — это медицинские эксперт­ные системы, геологические экспертные системы и т. п. База зна­ний (или банк знаний) формируется в результате обобщения зна­ний ведущих ученых, практиков, а также информации, храня­щейся в монографиях, статьях, книгах, и т. п.

Классификация АС по назначению. Данная классификация приведена на рис. 2.4.

Классификация АС по территори­альному признаку. Эта классификация показана на рис. 2.5.

Билет 25

Применение Compare. Пример.

В табл. 2.2 представлен состав, графическое изображение

и краткое описание команд сравнения.