- •Теория автоматического управления
- •1. Основные понятия и определения теории автоматического управления.
- •1.1. Историческая справка
- •1.2. Взаимосвязь тау с другими техническими науками
- •1.3. Основные понятия и определения тау
- •2. Математическое описание систем автоматического управления.
- •2.1. Основные характеристики объекта управления.
- •Примеры объектов управления
- •2.2. Типовая функциональная схема системы автоматического управления.
- •2.3. Классификация систем автоматического управления.
- •2.3.1. Классификация по характеру динамических процессов в системе
- •1. Непрерывность.
- •2. Линейность.
- •2.3.2. Классификация по характеристикам управления
- •1. По принципу управления.
- •2. По управляющему воздействию (задающее воздействие).
- •3. Свойства в установившемся режиме.
- •2.3.3. Классификация сау по другим признакам
- •2.4. Основные (типовые) управляющие воздействия сау
- •Ступенчатому воздействию соответствует функция
- •2.5. Временные характеристики сау
- •2.6. Частотные динамические характеристики
- •2.7. Типовые динамические звенья
- •2.7.1. Безынерционное звено
- •2.7.2 Апериодическое звено
- •Шаблон поправки
- •Порядок построения лачх апериодического звена
- •Примеры апериодических звеньев
- •2.7.3. Колебательное звено
- •2.7.4. Идеальное интегрирующее звено
- •2.7.5. Реальное интегрирующее звено
- •2.7.5. Изодромное интегрирующее звено
- •2.7.6. Идеальное дифференцирующее звено
- •2.7.7. Реальное дифференцирующее звено
- •2.7.8. Звено чистого запаздывания
- •2.8. Структурные схемы сау
- •Типовые элементы структурных схем сау
- •2.8.1. Многоконтурные структурные схемы
- •2.8.2. Правила структурных преобразований
- •2.8.3. Изображение структурных схем в виде графов
- •3. Устойчивость систем автоматического управления,
- •3.1. Понятие устойчивости по Ляпунову.
- •3.2. Алгебраические критерии устойчивости.
- •3.2.1. Критерий Гурвица Автоматическая система, описываемая характеристическим уравнением
- •3.2.2. Критерий Рауса
- •3.3. Частотные критерии устойчивости
- •3.3.1. Принцип аргумента
- •3.3.2. Критерий Михайлова Рассмотрим характеристическое уравнение системы
- •Алгоритм применения критерия Михайлова.
- •Формулировка критерия Михайлова.
- •3.3.3 Критерий Найквиста
- •Алгоритм использования критерия Найквиста
- •3 .4. Сравнительный анализ критериев устойчивости
- •3.5. Запас устойчивости Запас устойчивости по алгебраическому критерию Гурвица
- •Запас устойчивости при частотных критериях устойчивости
- •3.5.1. Устойчивость систем со звеном чистого запаздывания
- •3.6. Структурно устойчивые и структурно неустойчивые системы
- •3.7. Влияние параметров на устойчивость системы. D-разбиение по одному параметру
- •Литература
2.7.4. Идеальное интегрирующее звено
Динамика интегрирующего звена описывается дифференциальным уравнением
.
1. Переходная характеристика:
2. Импульсная переходная характеристика (или функция веса) имеет вид:
3. Передаточная функция идеального интегрирующего звена:
4. АФХ звена:
на комплексной плоскости изображается в виде прямой, совпадающей с мнимой осью.
5. АЧХ:
представляет собой гиперболу, которая при стремится к бесконечности. При увеличении частоты значения А() стремятся к нулю. Это свойство сближает интегрирующие звенья с инерционными.
6. ФЧХ идеального интегрирующего звена:
показывает, что сдвиг фаз, создаваемый звеном, на всех частотах одинаков и равен
-900.
7. ЛАЧХ:
представляет собой прямую с наклоном –20дБ/декаду, проходящую через точку с координатами =1, L()=20lgk.
П
И
,
где S – площадь поверхности жидкости (м2), а коэффициент k – выражением
.
Идеальных интегрирующих звеньев в реальных объектах практически не существует.
2.7.5. Реальное интегрирующее звено
Динамика процесса в таком звене описывается следующим уравнением:
,
где k – коэффициент усиления.
1. Переходная характеристика:
2. Импульсная переходная характеристика:
3. Передаточная функция реального интегрирующего звена:
Реальное интегрирующее звено представляет собой последовательное соединение идеального интегрирующего звена и апериодического.
4. АФХ:
5. АЧХ:
6. ФЧХ:
7. ЛАЧХ:
С
Примером может служить электродвигатель постоянного тока, в котором управляемая величина – поворот вала двигателя.
2.7.5. Изодромное интегрирующее звено
Динамика процесса описывается следующим уравнением:
,
здесь k и k1 – коэффициенты усиления.
1. Переходная характеристика:
2. Импульсная переходная характеристика:
3. Передаточная функция:
4. АФХ:
5. АЧХ:
6. ФЧХ:
7. ЛАЧХ:
С
Примером изодромного интегрирующего звена может служить гидравлический демпфер, к поршню которого присоединена пружина.
2.7.6. Идеальное дифференцирующее звено
Динамика процесса в таком звене описывается уравнением:
1. Переходная характеристика:
2. Импульсная переходная характеристика:
3. Передаточная функция:
4. АФХ:
совпадает с положительной частью мнимой оси.
5. АЧХ:
показывает: чем больше частота входного сигнала, тем больше амплитуда выходного сигнала. Эта особенность дифференцирующих звеньев вытекает непосредственно из основного уравнения: чем быстрее изменяется во времени сигнал x(t), тем больше его производная в правой части и выходной сигнал y(t).
6. ФЧХ:
Сдвиг фаз, создаваемый идеальным дифференцирующим звеном, на всех частотах одинаков и равен
7. ЛАЧХ звена:
-
.
С
Примером дифференциального звена можно назвать тахогенератор постоянного тока.