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

5 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

76442. Правовые последствия усыновления 15.11 KB
  Если ребенок имеет кровного родителя и усыновлен одним лицом другого пола При усыновлении ребенка не всегда разрываются все его связи с кровными родственниками например мать ребенка вступила в новый брак и ребенка усыновил отчим. Однако закон сохраняет право родителя ребенка на сохранение правовых отношений с ним не только для тех случаях когда ребенка усыновил отчим мачеха а для всех случаев когда ребенок усыновлен только одним лицом и при этом ребенок имеет кровного родителя другого пола чем усыновитель. Закон формулирует это...
76443. Отмена усыновления ребенка 15.27 KB
  Однако могут быть и другие ситуации например не сложились семейные родственные отношения усыновителя и ребенка или тяжелая болезнь усыновителя и т. Во всех случаях суд тщательно изучает все обстоятельства конкретного дела и вправе отменить усыновление ребенка исходя из его интересов и с учетом его мнения п. Порядок отмены усыновления Отмена усыновления ребенка производится в судебном порядке п.
76444. Правовые последствия отмены усыновления 13.52 KB
  При отсутствии родителей а также если передача ребенка родителям противоречит его интересам ребенок передается на попечение органа опеки и попечительства. Изменение имени отчества или фамилии ребенка достигшего возраста десяти лет возможно только с его согласия. Суд исходя из интересов ребенка вправе обязать бывшего усыновителя выплачивать средства на содержание ребенка.
76445. Опека и попечительства как форма семейного воспитания детей 16.24 KB
  Опекун попечитель назначается органом опеки и попечительства №48ФЗ от 24. В соответствии с Семейным и Гражданским кодексами РФ дети находящиеся под опекой попечительством имеют право на: воспитание в семье опекуна попечителя заботу с их стороны; совместное с ним проживание исключения допускаются с разрешения органа опеки и попечительства когда подопечный достиг возраста 16 лет и раздельное проживание не отразится неблагоприятно на его воспитании и защите прав и интересов; обеспечение условий для содержания воспитания...
76446. Права и обязанности опекунов и попечителей 27.96 KB
  Проживание будущего опекуна или попечителя и его потенциального подопечного по разным адресам может породить проблему выбора места установления опеки и попечительства. При этом в отдельных случаях при наличии заслуживающих внимания обстоятельств допускается установление опеки попечительства по месту проживания кандидата в опекуны и попечители например если он уже привез к себе нуждающегося в помощи гражданина либо не имеет возможности долго находиться в доме будущего подопечного. Но потом личное дело подопечного где хранится вся...
76447. Прекращение опеки и попечительства 15.01 KB
  Прекращение опеки и попечительства связаны с несколькими факторами. Не требует особого решения и прекращение попечительства при достижении подопечным 18ти лет п. Так же основаниями для прекращения попечительства над несовершеннолетними гражданами являются: эмансипация приобретение несовершеннолетним полной дееспособности до достижения им восемнадцатилетнего возраста; вступление в брак несовершеннолетним.
76448. Приемная семья (понятие, значение, приемные дети и приемные родители) 16.33 KB
  Приемная семья дает возможность максимально приблизить воспитание детейсирот и детей оставшихся без попечения родителей к реальной жизни. Она формирует у детей навыки преодоления трудных жизненных ситуаций психологическую защиту и правильное поведение при стрессах а также моральноэтическую установку на создание собственной стабильной семьи что важно и для некоторых взрослых граждан прежде всего для тех кто видит в воспитании детей свое призвание кто небезразличен к судьбе обездоленных детей и считает что у него хватит сил умения и...
76449. Договор о приемной семье 14.61 KB
  152 Семейного кодекса РФ приемной семьей признается опека или попечительство над ребенком которые осуществляются по договору о приемной семье заключаемому между органом опеки и попечительства и приемными родителемями. Так как к отношениям возникающим из договора о приемной семье применяются положения Главы 20 Семейного кодекса РФ об опеке ниже под опекуном попечителем подразумевается и приемныйе родительи. Договор о приемной семье заключается в соответствии с Правилами заключения договора об осуществлении опеки или попечительства...
76450. Основания и последствия прекращения договора приемной семье 14.86 KB
  Прекращение договора о приемной семье. При необходимости срок действия договора может быть продлен по соглашению сторон. Основанием прекращения может быть и неисполнение или ненадлежащее исполнение договора одной из сторон.