close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

;docx

код для вставкиСкачать
1
Направления
подготовки:
 Авионика
 Системная инженерия
 Аэронавигация
Дисциплина:
Курс, семестр, уч. год:
Кафедра:
Руководитель обучения:
Теория автоматического управления
3, осенний, 2014/2015
301 – СУЛА
Профессор, д.т.н. Кулик Анатолий Степанович
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ЛЕКЦИИ № 1
ТЕМА: ВВЕДЕНИЕ
Название дисциплины: ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.
Виды учебных занятий: лекции – 28 ч., практические – 28 ч., лабораторные – 28 ч.,
расчетная работа – 35 ч., экзамен.
Учебные занятия организуют и проводят: профессор, д.т.н. Кулик Анатолий Степанович,
доцент, к.т.н. Пасичник Сергей Николаевич,
ассистент Клочок Анна Юрьевна,
ассистент Поддубная Татьяна Викторовна,
ассистент Харина Наталья Николаевна.
Рекомендуемая литература:
 Кулик А.С. Автоматиация диагностирования систем управления летательных аппаратов. Учеб. пособие.
Х.: ХАИ, 1994. – 61с.
 Красовский А.А., Поспелов Г.С. Основы автоматики и технической кибернетики. – М.–Л.: Госэнергоиздат,
1962. – 600с.
 Ивахненко И.Г. Техническая кибернетика. Госиздат техлит. – К.: 1959. – 422с.
 Цянь-Сюэ-Сэнь. Техническая кибернетика. Изд-во иностр. лит. – М.: 1956. – 462с.
 Кулик А.С. Приложения теории линейных систем управления: Учеб. пособие. Х.: ХАИ, 1984. – 107c.
 Кулик А.С. Расчет и проектирование элементов и систем управления: Учеб. пособие. Х.: ХАИ, 1986. –
108с.
 Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления. Пер. с англ., Москва, Лаборатория Базовых
Знаний, 2002. – 832с.
 Збірник задач із систем автоматичного управління / О.Г.Гордін, К.Ю.Дергачов, В.Г.Джулгаков та ін.; під заг.
ред. А.С. Куліка, В.Ф. Симонова. – Х.: Нац. аерокосм. ун-т «Харк. авіац. ін-т», 2009. – 206с.
 Словарь терминов по системам управления летательных аппаратов /Кулик А.С. и др. – Х.: Гос.
аэрокосм. ун-т «ХАИ», 2000. – 224с.
 Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. – М.: Наука. Гл.ред. физ.мат. лит., 1987. – 712с.
11. Васильев С.Н. и др. Интеллектное управление динамическими системами. М.: Физматлит, 2000,-352с.
Рл
ЗНАНИЕ – ОРУДИЕ, А НЕ ЦЕЛЬ.
Лев Толстой, 1828-1910 – великий
русский писатель, мыслитель и философ
Эффективность общественного производства зависит от производительности труда.
Этапы
повышения
производительности
труда
1. Механизация.
2. Автоматизация.
3. Интеллектуализация.
2
Сложными и «трудными» объектами для управления (почему?) представляются
летательные аппараты различного назначения.
у
Все множество летательных аппаратов (ЛА) можно классифицировать по различным
признакам. Наиболее распространенные признаки:
1) отношение плотности ЛА к плотности воздуха;
2) принципы полета и создания управляющих сил и моментов;
3) степень использования человека для управления ЛА.
3
ЛА
ЛА
ЛА тяжелее
воздуха
ЛА легче
воздуха
аэростатичческие
эффективного
аэродинамические
реактивные
пилотируемые ЛА
 шары
 самолеты  ракеты
 аэростаты  крылатые  космические
ЛА

ракеты



?

?
 ?



 самолеты  шары
 вертолеты  аэростаты


 ?

?


Для
ЛА
управления
ЛА
используются
беспилотные ЛА
 самолеты
 вертолеты

 ?

системы
 ракеты
 спутники

 ?

автоматического
управления (СУЛА).
Теория автоматического управления (ТАУ) содержит фундаментальные комплексные
научные знания об информационно-энергетических процессах, происходящих в системах
автоматического управления различной физической природы.
ТАУ
–
классическая
фундаментальная
интегративная
научная
дисциплина,
являющаяся базовой для направлений подготовки: 1) авионика, 2) системная инженерия,
3) аэронавигация.
Рс
Классическая – не исчезающая, вечная;
Фундаментальная – основательная, глубокая;
Интегративная – объединяющая, способствующая появлению новых свойств, качеств;
Научные знания – это знания, которые можно проверить, сохранить и передать.
с
ссс
сс
сс
о
Объектом
изучения
и
исследования
в
данном
курсе
будут
системы
автоматического управления (САУ) различной физической природы.
Предметом изучения и исследования будут методы анализа и синтеза САУ.
О
сс
сс
сс
со
САУ – это совокупность функциональных элементов, объединенных в соответствии с
выбранным принципом автоматического управления и обеспечивающих выполнение
поставленных задач.
4
объекты управления, датчики, исполнительные органы,
ФЭ :
УМ, КЭ, …
ПАУ :

механические

электро-механические

электронные

управление по задающему воздействию

управление по возмущающему воздействию

управление по отклонению
стабилизация
ПЗ:
Задача – это … ?
позиционирование
О
УПРАВЛЕНИЕ – последовательность действий целевого изменения
состояния объекта управления
с
с
УПРАВЛЕНИЕ
:
с
с
с
с
с
ОБЪЕКТ – ? ЦЕЛЬ – ? СОСТОЯНИЕ – ?
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ДЕЙСТВИЙ – ?
ЧТО ЗНАЧИТ АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ?
о
Современные
научные системные представления позволяют говорить о нашем мире
как о бесконечной иерархической системе систем, находящихся в развитии и в разных
стадиях развития, на разных уровнях системной иерархии.
Примеры:
1. Мировая система экономики.
2. Энергосистема Украины.
3. Централизованная система отопления.
4. Биологическая система.
5. Атом.
Функционирование систем осуществляется посредством управления.
О
Система - упорядоченное множество взаимосвязанных элементов, обладающих
структурой и организацией.
Структура - относительно устойчивый способ связи элементов того или
иного сложного целого.
Элемент
-
неразложимый далее (в данной системе, при данном способе
рассмотрения) компонент (единица анализа) сложных предметов,
явлений и процессов.
Понятие “элемент” – относительное.
Организация - закон, определяющий взаимодействие и связи между элементами и
обуславливающий
особенности
существования
системы
и
ее
изменения.
5
 СТАБИЛИЗАЦИИ
У
П
П
Р
Р
О
А
Б
В
Л
Л
Е
Е

ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
(УПРАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЕМ)




 






 
жизненного уровня
инфляции
среды обитания
качества продуктов питания
технических процессов










развития мировой экономики
развития содружества СНГ
летательного аппарата в пространстве
рабочего инструмента в станке
считывающей головки дисковода

?


?

М Н
Ы И
 СОВМЕСТИМОСТИ
(СОГЛАСОВАНИЯ, СОПРЯЖЕНИЯ),
Я
КОММУНИКАБЕЛЬНОСТИ

ИДЕНТИФИКАЦИИ
(РАСПОЗНАВАНИЯ)

АДАПТАЦИИ
(ПРИСПОСОБЛЕНИЯ)
Рп
Историю развития представлений об управлении возобновить в
памяти по конспекту «Введение в специальность»
В ТАУ разработан ряд научных подходов к решению задач стабилизации и
позиционирования. Подходы базируются на использовании фундаментальных принципов
автоматического управления:
 по задающему воздействию
 по возмущающему воздействию
 по отклонению
Ро
Принцип автоматического управления – это способ
формирования автоматического управляющего воздействия.
6
Укрупненно любую САУ можно представить состоящей из двух таких функциональных
подсистем: объекта автоматического управления (ОАУ) и устройства автоматического
управления (УАУ), функционирующих в соответствии с используемым принципом
автоматического управления.
О
Под объектом автоматического управления (ОАУ) будем понимать подсистему,
сформированную таким образом, что выполняется два условия:
1) сигнал управления позволяет переводить ОАУ из одного
состояния в другое за конечное время;
2) переход ОАУ из одного состояния в другое можно оценивать с
помощью измерений.
u t 
f 1 t 
ИО
f 2 t 
 t 
Э1 t 
ОУ
z t 
f 3 t 
Д
y t 
Э3 t 
Э2 t 
ОАУ
ИО – исполнительные органы;
ОУ – объект управления;
Д – датчики;
u  t  – сигнал управления;
  t  – управляющие воздействия;
fi t, i 1,3 –
z  t  – физические (управляемые)
возмущающие
воздействия;
величины;
Эi t, i 1,3 – подводимая энергия; y  t 
– выходные величины
(результат измерения).
Рп
Сигнал-это физический носитель информации
Приведите, пожалуйста, пример ОАУ.
О
Под устройством автоматического управления (УАУ) будем понимать подсистему,
сформированную таким образом, что выполняется два условия:
1)на вход УАУ поступают задающий сигнал и сигналы
измерений, преобразующиеся с помощью алгоритма управления
в выходной сигнал управления;
2)сигнал управления переводит ОАУ из одного состояния в
другое так, что выполняются заданные требования к качеству
функционирования системы.
7
f 4 t 
uЗ  t 
y t 
u t 
УAУ
Э4 t 
uЗ t 
Э4  t  –
– задающий сигнал управления;
y t 
– сигналы измерений с ОАУ;
u t 
– сигнал управления;
Рп
f4 t 
энергия;
– возмущающее воздействие.
Измерение – это процедура качественной или количественной оценки рассматриваемого
физического свойства объекта измерения
Приведите, пожалуйста, пример УАУ.
Жизненный цикл любой САУ состоит из таких этапов:
1
2
замысел
проектирование
3
4
5
производство
эксплуатация
утилизация
Подготовка бакалавров, специалистов и магистров производится для трудовой
деятельности на всех этапах жизненного цикла.
Самым наукоемким этапом является 2: проектирование.
Процесс проектирования САУ – это сложный, трудоемкий итерационный процесс,
включающий такие этапы:
1) техническое задание;
2) техническое предложение (аванпроект);
3) эскизное проектирование;
4) рабочее проектирование;
Рп
Содержание
этапов
изучить в 6 источнике
рекомендуемой
литературы.
5) изготовление и испытания опытных образцов;
6) запуск в производство.
Инструментальные средства ТАУ используются на всех этапах проектирования.
Наиболее полно на этапах 1, 2 и 3. На этих этапах решается задача синтеза, являющаяся
базовой задачей процесса проектирования.
8
Блок-схема процесса синтеза САУ
1
Задача синтеза САУ
2
Выбор принципа
автоматического управления.
Формирование ОАУ
Изучение устройства, принципа
действия и построение
3
моделей ОАУ
+
Исследование и анализ
функциональных свойств ОАУ
4
+
Формирование структуры и
определение параметров УAУ
5
+
Исследование и анализ
функциональных свойств САУ
6
+
7
НАСТАВЛЕНИЕ
Л. ТОЛСТОГО
:
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ
ПРОЕКТ САУ
Старайся дать уму как можно больше пищи
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа