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

83432. Як живуть птахи? 70.5 KB
  Мета: дати уявлення про довкілля птахів на прикладі ластівки і синички їх пристосованість до умов життя. Щоб гніздо було міцнішим ластівки додають до глини невеликі соломинки. Пташенята і дорослі ластівки голодують бо тоді комахи не літають. Ластівки знищують багато шкідливих комах.
83433. Дивовижний птах. Паперопластика 82 KB
  Форма: конкурс змагання на найкращій виріб Тип: урок творчості Обладнання: музика лісу зображення лебедя асоціативний куб послідовності роботи груп шаблони вироби лебедя. Германці вірили що сонце може перетворюватись в прекрасну Богиню білосніжного лебедя...
83434. А.С. Пушкин «Сказка о рыбаке и рыбке» 51 KB
  На какие две группы делятся все известные вам сказки Сказки бывают народные а бывают авторские. Чем авторская сказка отличается от народной Авторы народных сказок неизвестны сказки передаются из поколения в поколения с возможными изменениями.
83435. Система міжнародного права 33.8 KB
  Система міжнародного права - це обєктивно існуюча цілісність внутрішньо взаємозвязаних норм міжнародного права, що розподіляються по відносно відособленим комплексам, спрямованим на регулювання однорідних суспільних відносин. Вона включає галузі, інститути та норми.
83436. Співвідношення міжнародного публічного і міжнародного приватного права 36.01 KB
  Відбуваються постійні контакти між фізичними і юридичними особами різних держав відносини на рівні міжнародних неурядових організацій які регулюються нормами міжнародного приватного права. Норми міжнародного приватного права не повинні суперечити основним принципам міжнародного права. Крім того вони мають спільну мету забезпечення мирного співіснування та розвитку міжнародного співробітництва держав.
83437. Поняття та перелік джерел міжнародного права 37.16 KB
  У міжнародному праві відсутній єдиний нормотворчій орган а також відповідна система судових органів які б мали юрисдикцію тлумачення та визначення порядку застосування норм міжнародного права. Жодний з документів міжнародного права не містить вичерпного переліку його джерел. Загальновизнано що джерела сучасного міжнародного права названі у ст.
83438. Міжнародний звичай у системі джерел міжнародного права 37.26 KB
  Статут Міжнародного суду ООН визначає звичай як доказ загальної практики що визнана в якості правової норми. Доказами існування opinio juris є: конвенції що не набирали чинності; акти Міжнародного суду ООН; акти міжнародних органів та організацій; офіційні заяви щодо позицій держав законодавство та судова практика держав тощо. Для створення міжнародного звичаю потрібно стільки часу скільки вимагає ситуація.
83439. Міжнародний договір у системі джерел міжнародного права 31.03 KB
  міжнародний договір це міжнародна угодаукладена державами та іншими суб\'єктами міжнародного права в письмовій формі незалежно від того чи міститься така угода в одному двох або декількох пов\'язаних між собою документах а також незалежно від конкретного найменування. На відміну від звичаю міжнародний договір є більш сучасним та свідомим методом формулювання норм міжнародного права. Вплив договору на процес створення норм міжнародного права залежить від його природи.
83440. Загальні принципи права як джерело міжнародного права 32.76 KB
  У більшості випадків вони були сформульовані ще у римському праві і використовуються при застосуванні та тлумаченні норм міжнародного права. Не всі принципи права що властиві національним правовим системам можуть бути застосованими в міжнародному праві. Прикладом загальних принципів права що є застосовними в міжнародному праві можна вважати uditur et lter prs вислухаємо і іншу сторону res judict принцип остаточності рішень суду ut dedere ut punire видай або покарай lex specilis derogt legi generli спеціальний закон деталізує...