29840

АНАЛИЗ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Лекция

Математика и математический анализ

АНАЛИЗ ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ. Предмет и задачи курса теории управления. Принципы управления. Классификация систем управления.

Русский

2013-08-21

122.5 KB

4 чел.

ТЕМА 1.  АНАЛИЗ  ЛИНЕЙНЫХ  СИСТЕМ  УПРАВЛЕНИЯ.

                                        

ЛЕКЦИЯ  1.

1.1.  Предмет  и  задачи  курса  теории  управления.

1.2.  Основные определения. Объект. Регулятор.

1.3.  Принципы  управления.

1.4.  Классификация систем управления.

1.5.  Функциональная схема системы управления.

1.1.  

Предмет  и  задачи  курса  теории  управления.

     Теория  управления - раздел  технической  кибернетики, объектом исследования  которого  являются  системы  управления  различной  природы   и  степени   сложности. Теория управления является базовой основой кибернетики или науки управления. Предметом изучения теории управления являются системы управления различной природы и сложности.

      Основы   теории   заложены   в  трудах   английского  физика  Максвелла,

русского ученого  Вышнеградского, словацкого  теплотехника  Стодовы, рус-

ского  математика  Ляпунова.

     Теория  управления  исследует  две  основные  проблемы :  анализ  систем

управления  и  синтез  систем  управления.

      Высшая математика, физика, электротехника, случайные процессы, сигналы и помехи

     При  изучении  теории  управления  будем  обращать  внимание  на :

1)  теорию  анализа  и  синтеза  систем  управления ;   

2)  методику  анализа  качественных  характеристик  систем  управления;

3)  выполнение  экспериментальных  исследований  систем  управления  и  рассчетов  их  качественных  характеристик.

     Объектами  управления могут быть живые организмы, заводы, коллективы людей, производственные процессы, производственные   предприятия и  т.д.

     Сейчас теория  управления, как научная  дисциплина, бурно  развивается.

Она разделилась  на  две  части :

1.  Классическая  теория  управления.

2.  Современная  теория  управления.

     

Классическая  теория  управления  создавалась  инженерами  и   математиками  для  инженеров, для  нужд  практики.

     Современная  теория  управления  создается  математиками  для математи

ков. Она сложна  и  бесполезна  для  практики  во  многих  разделах.

     Сейчас  в  теорию  управления  входит  большое   количество  самостояте-

льных  дисциплин :

1.  Теория  информации.

2.  Теория  обработки.

3.  Оптимальные  системы  управления.

4.  Теория  чувствительности.

5.  Теория  абсолютной чувствительности.

6.  Теория  связи.

7.  Теория  колебательности.

8.  Синергетические  системы  управления.

9.  Прикладная  теория  управления.

10.  Абстрактная  математическая  теория  управления.

11.  Классическая  теория  управления.

12.  Теория  идентификации  динамических  систем  управления.

13.  Теория  синтеза  оптимальных  и  субоптимальных   систем  управления.

14. Теория адаптивных оптимальных  и  субоптимальных  систем    управления.

 В целом Теория Управления представляет собой единую научную базу управления объектами различной природы.

1.2

Основные определения. Объект. Регулятор.

Объект управления – это техническое устройство или процесс, параметры которого подвергаются специально организационному целенаправленному воздействию.

Объектом управления может быть не только отдельное устройство, но и комплексы устройств.

  •  Технические
  •  Технологические
  •  Органические
  •  Социальные

ОУ – Объект управления

               Взаимодействия

                  fB

                       

- управляющее воздействие.

 

- управляемая переменная, выходной сигнал, регулируемая величина, главный технологический параметр.

 

fB – возмущающее воздействие, которое нарушает однозначную функциональную связь между и . Эти изменения – шумы, помехи и т.п.

                          

  газ

                                               

Регулирование – это частный случай управления. Цель управления в технических системах – определение значения координат процесса в объекте или их изменения во времени, при которых обеспечивается достижение желаемых результатов функционирования объекта.

Управляющее воздействие – воздействие на объект управления, предназначенное для достижения цели управления.

Система управления – это система состоящая из объекта управления, управляющего устройства, в которой автоматически выполняется заданный процесс.

Устройство управления (регулятор) – это совокупность устройств, в которых осуществляется управление заданным технологическим процессом.

1.3.

Принципы  управления.

В теории управления используются два основных принципа управления и их комбинаций:

  1.  Управление по возмущению (управление без обратной связи по регулируемой величине – разомкнутые системы управления).

  1.  Управление по отклонению (управление с обратной связью по регулируемой величине – замкнутые системы управления).

  1.  Комбинированные.

1. Управление по возмущению

 

                                fB

                                     y

                       f1        fB

                                     y

  1.  Управление по отклонению

Отклонение  от заданного значения u.

  U                                          fB 

                                                         y

-y

В таких системах сигнал рассогласования  используется для формирования  на объект, которое продолжается до тех пор, пока y = u, . Такой процесс называется регулированием, а система управления замкнутой. В замкнутых системах присутствует обратная связь.

Достоинством таких систем является: высокая точность, пониженные требования к изготовлению элементов управления, а недостатками: низкое быстродействие, так как система реагирует на следствие, пониженная устойчивость.

3.  Комбинированный способ

Комбинированный способ позволяет сочетать достоинства двух предыдущих способов.

Возможность построения более совершенных систем, чем рассматриваемые, зависит от управляемости, идентификации.

Объект управления называется полностью управляемым, если существует вектор управляющего воздействия , переводящий из произвольного начального состояния в произвольное конечное значение  за конечное время .

Объект управления называется полностью наблюдаемым, если он допускает точную оценку своего состояния в любой момент времени , по известным входным  и выходным сигналам , измеренным в будущем .

Объект управления называется идентифицируемым, если он допускает точную оценку своего состояния в любой момент времени , по известным входным  и выходным  сигналам, измеренным в прошлом .

При полной идентификации открыты те же возможности, что и при наблюдаемости.

  1.  

Классификация систем управления.

Системы управления классифицируются на основе анализа факторов, определяющих алгоритм или закон управления системы.

  1.  По виду задающего сигнала:

А) Системы автоматической стабилизации

U(t)=const, y(t)=U(t)

Б) Системы программного управления

y(t)=F(t)

В) Следящие системы

y(t)            F(t)

  1.  По конфигурации функциональной схемы:

А) Одноконтурные системы (содержат одноканальную обратную связь)

Б) Многоконтурные системы (содержат одну главную ОС и несколько косвенных

В) Одномерные (Несколько )

Г) Многомерные системы

  1.  По воздействию измерительного элемента на регулирующий орган.

А) Системы прямого управления

Б) Системы косвенного управления

  1.  По виду зависимости выходных сигналов от входных:

А) Статические системы (

Б) Астатические системы

  1.  По виду воздействия регулирующего органа на объект управления:

А) Непрерывные (аналоговые)

Б) Дискретные (релейные, импульсные, цифровые)

В) Комбинированного типа

  1.  По характеру звеньев системы управления:

А) Линейные  (  - линейная функция)

Б) Нелинейные ( - нелинейные зависимости)

  1.  Современные системы управления:

А) Оптимальные по некотором критерию I

Б) Экстремальные СУ

 y(t)            ymax

В) Самонастраивающиеся СУ

Г) СУ с самонастройкой структуры ()

Д) Комбинированные

Е) Интеллектуальные

  1.  

Функциональная схема системы управления.

Имеется ёмкость, в которую поступает и вытекает жидкость. Разработать функциональную и принципиальную схему СУ.

                             Q1

                                                                     

                                                                 hзад

                     h

        hзад

                                                                                            h

 - h

        hзад     

                                                                   h


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69227. Статистичне зведення та групування 188 KB
  Значення коефіцієнтів наведено в таблиці. Статистичні таблиці їх значення в статистиці види таблиць. Статистичні таблиці призначені для найбільш раціонального наочного та систематизованого викладення результатів зведення і групування статистичних даних.
69228. Індекси. Суть індексів, їх особливості як узагальнюючих показників 143.5 KB
  Термін індекс (іпdех) є синонімом певної узагальнюючої характеристики. Наприклад, індекс реальних доходів населення за рік, індекс курсової вартості цінних паперів за місяць, регіональний індекс злочинності тощо. Кожний індекс є співвідношенням двох значень показника...
69229. Історія формування та розвитку статистики. Статистика у феодальному суспільстві та в епоху відродження. Розповсюдження товарно–грошових відносин та розвиток статистики 74 KB
  Історія вітчизняної соціально-економічної статистики Розвиток державної статистики визначається багатьма умовами і чинниками економічного соціального організаційного характеру. Становлення державної статистики можна віднести до кінця XVII початку XVIII в.
69230. Організація державної статистики в Україні та її структура 128 KB
  Цей Закон регулює правові відносини в галузі статистики і ведення первинного обліку визначає повноваження та функції органів державної статистики і створює основу для ведення державної інформаційної системи України з метою одержання достовірної статистичної інформації...
69231. Організація міжнародної статистики 155.5 KB
  Таким чином послідовна розробка міжнародних рекомендацій в області статистики дозволила МСІ закласти наукові основи міжнародних класифікацій по найважливіших розділах статистики і їх застосуванні але вже опосередковано через діяльність Ліги Націй і через ООН...
69232. Статистика продуктивності праці 120 KB
  Статистика продуктивності праці. Поняття продуктивності праці та завдання її статистичного вивчення. Показники рівня продуктивності праці та методи їх обчислення. Індексний метод у вивченні динаміки продуктивності праці.
69233. Робота з масивами і матрицями 86.72 KB
  При роботі з таблицями часто виникає ситуація, коли необхідно використати одну й ту ж операцію або формулу до деякого діапазону комірок, які утворюють інтервал масиву (масив-інтервал). MS Excel надає різні засоби для розв’язку такого типу задач.
69235. Робота з базами даних (списками) в Excel 19.6 KB
  Загальні відомості Організувавши табличні дані у формі списку бази даних користувач одержує можливість виконувати в Excel дії подібні до процедур обробки баз даних у системах керування базами даних. Створення списку Список це таблиця на робочому аркуші побудована за принципами бази даних.