Попович М.Г., Ковальчук О.В. Теорія автоматичного керування

Підручник. — 2-ге вид., перероб. і доп. — Київ: Либідь, 2007. — 656 с. — ISBN 978-966-06-0447-6.Викладено основи теорії лінійних і нелінійних безперервних і дискретних систем автоматичного керування, розглянуто загальні питання автоматизації, методи математичного описання, дослідження стійкості, поліпшення якості, корекції та синтезу систем. Висвітлено сучасні теоретичні питання чутливості, керованості та спостережуваності, оптимальні й адаптивні системи, випадкові процеси в системах.
Для студентів вищих технічних навчальних закладів.Передмова.
Загальні відомості про системи автоматичного керування
Основні поняття.
Короткі історичні відомості про розвиток автоматики, теорії автоматичного керування та кібернетики.
Система автоматичного керування та її елементи.
Система автоматичного регулювання.
Принципи автоматичного керування. Комбіновані системи автоматичного керування.
Види систем автоматичного керування.
Основні загальні відомості про елементи САК та їхні особливості. Класифікація елементів.
Зворотні зв’язки в системах автоматичного регулювання.
Контрольні запитання та завдання.
Основні завдання й особливості теорії автоматичного керування
Теорія автоматичного керування і регулювання.
Статика систем автоматичного регулювання. Умови статичної рівноваги і статичні характеристики ланок.
Статична похибка і коефіцієнт передачі (підсилення).
Форми запису рівнянь статики.
Динаміка систем автоматичного регулювання. Завдання й особливості загальної методики дослідження.
Лінеаризація нелінійних рівнянь. Приклади.
Форми запису рівнянь динаміки. Приклади складання рівнянь ланок.
Коефіцієнт самовирівнювання та його вплив на характер перехідних процесів.
Рівняння машини-двигуна з одним ступенем свободи.
Контрольні запитання та завдання.
Математичне описання лінійних неперервних системавтоматичного керування
Типові елементи (ланки) систем автоматичного керування.
Приклад складання рівняння тиристорного перетворювача (підсилювача) як ланки із запізненням.
Передаточні функції та частотні характеристики.
Передаточні функції та частотні характеристики типових ланок. Приклади побудови. Загальні відомості про частотні характеристики.
Рівняння динаміки, передаточні функції і амплітудно-фазові частотні характеристики груп ланок при різному їх з’єднанні.
Логарифмічні частотні характеристики.
Мінімально- та немінімально-фазові ланки.
Рівняння, передаточні функції та частотні характеристики систем автоматичного керування.
Приклад знаходження рівняння динаміки системи стабілізації напруги генератора постійного струму.
Рівняння і передаточні функції автоматичних слідкувальних (програмних) систем.
Приклад знаходження рівняння динаміки слідкувальної системи.
Структурні схеми та їх перетворення.
Графи та їх використання в теорії автоматичного керування.
Багатовимірні системи та метод змінних стану.
Контрольні запитання та завдання.
Стійкість неперервних лінійних системи автоматичного керування
Поняття стійкості САК.
Стійкість за Ляпуновим.
Дослідження і аналіз стійкості за коренями характеристичного рівняння.
Алгебричні критерії стійкості.
Частотні критерії стійкості. Критерій Михайлова.
Дослідження стійкості за допомогою побудови зон стійкості (метод /)-розбитгя).
Критерій стійкості Найквіста.
Критерій Найквіста у логарифмічній формі.
Дослідження стійкості систем із запізненням.
Структурно-нестійкі системи і коректувальні ланки.
Контрольні запитання та завдання.
Якість лінійних неперервних систем автоматичного керування і методи їх оцінки
Загальні відомості про якість САК.
Дослідження якості на основі рівняння незбурених коливань.
Наближені методи оцінки якості.
Чутливість САК.
Контрольні запитання та завдання.
Підвищення якості та синтез лінійних систем автоматичного регулювання
Помилки в САР.
Типові режими роботи і знаходження помилок САР.
Основні шляхи підвищення точності керування. Замикання системи.
Типові закони регулювання. Введення астатизму і регулювання за похідними...293
Точність САР в усталених динамічних режимах.
Підвищення точності САР на основі принципу інваріантності.
Підвищення якості в комбінованих САР і системах зі змінною структурою.
Використання неодиничних зворотних зв’язків і масштабування.
Технічна реалізація коректувальних пристроїв у схемах автоматизованого електропривода.
Способи підвищення запасу стійкості.
Синтез коректувальних пристроїв методом ЛАХ.
Послідовна корекція з підпорядкованим регулюванням координат.
Модальне керування.
Керованість і спостережуваність.
Контрольні запитання та завдання.
Випадкові процеси в системах автоматичного керування
Уявлення про випадкові процеси.
Характеристики стаціонарних випадкових процесів.
Спектральна щільність стаціонарних випадкових процесів.
Проходження стаціонарного випадкового сигналу через лінійну САК.
Розрахунок точності САК за середньоквадратичною похибкою.
Синтез лінійних САК за мінімумом середи квадратичної похибки.
Контрольні запитання та завдання.
Нелінійні системи автоматичного керування
Загальні відомості.
Типові нелінійності.
Математичні моделі нелінійних систем.
Стійкість та особливості динаміки нелінійних систем.
Дослідження нелінійних систем методом фазової площини.
Метод Ляпупова.
Абсолютна стійкість. Критерій В.-М. Попова.
Метод точкового перетворення.
Метод гармонічної лінеаризації.
Дослідження автокодивань методом гармонічної лінеаризації.
Контрольні запитання та завдання.
Оцінка якості, корекція і синтез нелінійних систем автоматичного керування
Оцінка якості нелінійних САК.
Загальні відомості про методи синтезу коректувальних пристроїв у нелінійних системах.
Синтез лінійних коректувальних пристроїв у нелінійних системах методом ЛАХ.
Корекція релейних систем за рахунок утворення ковзних режимів.
Нелінійні коректувальні ланки.
Компенсація впливу нелінійностей.
Контрольні запитання та завдання.
Дискретні системи автоматичного керування
Уявлення про дискретні системи. Класифікація дискретних систем.
Класифікація імпульсних САК за видами модуляції.
Математичне описання імпульсного елемента систем з А1М.
Математичний апарат для дослідження імпульсних САК.
Передаточна функція розімкнутої імпульсної системи.
Передаточна функція замкнутої імпульсної системи.
Частотні характеристики імпульсних систем.
Стійкість імпульсних систем.
Якість імпульсних систем.
Корекція імпульсних систем.
Цифрові системи автоматичного керування.
Синтез цифрових коректувальних пристроїв методом ЛАХ.
Контрольні запитання та завдання.
Оптимальні системи автоматичного керування
Завдання оптимального керування.
Методи класичного варіаційного числення.
Принцип максимуму.
Теорема про п інтервалів.
Динамічне програмування.
Аналітичне конструювання оптимальних регуляторів.
Застосування методу динамічного програмування для синтезу дискретних (цифрових) регуляторів.
Контрольні запитання та завдання.
Адаптивні системи автоматичного керування
Загальні відомості про адаптивні САК.
Системи екстремального керування.
Динаміка екстремальних систем.
Ідентифікація об’єктів керування.
Принципи побудови безпошукових адаптивних систем.
Адаптивні спостерігачі.
Адаптивні системи з еталонною моделлю.
Контрольні запитання та завдання.
Список рекомендованої літератури.