Пугачев В.С. (ред.) Основы автоматического управления

3-е издание, исправленное и дополненное. — Москва: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1974. — 720 с.: ил.В книге дано изложение основ современной теории автоматического управления. Особенностью книги является новый подход к изложению теории линейных систем. За основу принята общая теория линейных систем, а теория стационарных линейных систем выводится из общей теории как частный, случай. В связи с этим за основную характеристику линейной системы принята весовая функция. При этом, в отличие от традиционного подхода, операционное исчисление не применяется в качестве инструмента для развития теории, а играет лишь вспомогательную роль как удобное средство для определения передаточных функций стационарных линейных систем по данным весовым функциям, и наоборот. В качестве основного метода определения весовых функций линейных систем дается метод моделирования сопряженных систем. Подчеркивается, что аппарат теории дифференциальных уравнений принципиально недостаточен для теории автоматических систем вследствие того, что многие применяемые в них элементы не могут быть описаны обыкновенными дифференциальными уравнениями или даже урав­нениями в частных производных.
Второй особенностью книги является статистический подход к исследованию процессов управления. Большую часть книги занимают методы изучения поведения автоматических систем при случайных возмущениях. Особое внимание уделяется статистической теории оптимальных систем.
Книга содержит общую теорию линейных систем, включающую методы математического описания непрерывных и дискретных линейных систем, теорию их соединений и структурных преобразований, методы исследования устойчивости линейных систем, теорию их статистического анализа и методы определения их оптимальных характеристик; методы математического описания нелинейных систем, теорию их устойчивости, методы исследования автоколебаний в нелинейных системах, приближенные методы статистического анализа, основанные на обычной и статистической линеаризации, методы определения оптимальных характеристик нелинейных систем по различным статистическим критериям и элементы теории оптимального управления. В частности, излагается решение задачи оптимального обнаружения сигналов в шумах и дается постановка задачи оптимальной селекции сигналов из всей совокупности принимаемых системой сигналов. Даются краткие сведения об основных элементах автоматических систем и их характеристиках и краткое изложение основ теории информации. В заключительной главе книги рассматривается общая проблема управления при отсутствии полной информации и дается краткое изложение основ теории информации.Из предисловия к первому изданию.
Из предисловия ко второму изданию.
Предисловие к третьему изданию.
Основные понятия теории автоматического управления.
Понятие об управлении. Основные принципы управления.
Структура автоматической системы и ее составные элементы.
Детерминированные и стохастические системы.
Оператор системы.
Линейные и нелинейные системы. Принцип суперпозиции.
Стационарные и нестационарные системы.
Непрерывные и дискретные (импульсные) системы.
Характеристики линейных систем.
Единичная импульсная функция. Разложение произвольной функции на элементарные импульсы.
Весовые функции линейных систем.
Характеристика реакции линейной системы на показательное возмущение. Частотная характеристика.
Стационарные линейные системы. Передаточная функция и частотная характеристика стационарной линейной системы.
Определение характеристик стационарных линейных систем, описываемых дифференциальными уравнениями.
Элементарные стационарные линейные звенья.
Линейные элементы автоматических систем.
Состав и назначение элементов автоматических систем.
Потенциометрические датчики.
Индуктивные датчики.
Тахометры.
Гироскопические измерители угловой скорости.
Акселерометры.
Магнитоэлектрические чувствительные элементы.
Сельсины.
Электронные усилители.
Электромашинные усилители.
Линейные функциональные преобразователи.
Импульсные линейные элементы.
Двигатели постоянного тока.
Двигатели переменного тока.
Длинные линии.
Объект управления как элемент автоматической системы.
Структурные схемы и методы определения характеристик линейных систем.
Соединения систем и их элементов. Структурные схемы.
Весовые функции соединений.
Определение весовых функций методом сопряженных систем.
Линейная система, описываемая одним дифференциальным уравнением.
Линейная система, описываемая системой дифференциальных уравнений.
Соединения стационарных линейных систем.
Структурные преобразования линейных систем.
Метод логарифмических частотных характеристик.
Дискретные линейные системы.
Дискретное (импульсное) управление. Способы модуляции импульсов.
Характеристики дискретных линейных систем.
Стационарные дискретные линейные системы.
Стационарные дискретные линейные системы, описываемые разностными уравнениями.
Устойчивость и качество линейных систем.
Определение устойчивости. Общее условие устойчивости линейной системы.
Устойчивость стационарных линейных систем. Критерии Рауса и Гурвица.
Устойчивость стационарных линейных систем. Критерий Найквиста. Запасы устойчивости.
Устойчивость дискретных линейных систем.
Переходные процессы в линейных системах.
Синтез линейных систем методом частотных характеристик.
Методы исследования точности линейных систем.
Случайные возмущения, действующие в автоматических системах.
Общие методы исследования точности линейных систем.
Определение установившихся систематических ошибок стационарных линейных систем.
Определение установившейся дисперсии выходной переменной стационарной линейной системы.
Определение установившейся дисперсии выходной переменной стационарной дискретной линейной системы.
Применение теории линейных систем для нахождения интегральных канонических представлений случайных функций.
Определение моментов выходных переменных интегрированием дифференциальных уравнений.
Характеристики нелинейных систем.
Основные свойства нелинейных систем.
Типовые нелинейности автоматических систем.
Линеаризация нелинейных характеристик путем разложения в ряд.
Гармоническая линеаризация нелинейных характеристик.
Статистическая линеаризация нелинейных характеристик.
Совместная гармоническая и статистическая линеаризация нелинейных характеристик.
Нелинейные элементы автоматических систем.
Электролитические датчики вертикали.
Термосопротивления.
Магнитные усилители.
Нелинейные функциональные преобразователя на диодах.
Вращающиеся трансформаторы.
Гальваномагнитные элементы.
Реле.
Модуляторы и демодуляторы.
Электродвигатели с фрикционными муфтами.
Электродвигатели с редукторами.
Гидравлические двигатели.
Пневматические двигатели.
Характерные нелинейности объектов управления.
Устойчивость и автоколебания нелинейных систем.
Общее определение устойчивости.
Исследование устойчивости нелинейных систем методом линеаризации (первый метод Ляпунова).
Прямой метод исследования устойчивости нелинейных систем (второй метод Ляпунова).
Фазовые траектории и особые точки нелинейных систем.
Исследование нелинейных систем методом точечных отображений.
Приближенное исследование точности нелинейных систем методом гармонической линеаризации.
Влияние случайных возмущений на параметры автоколебаний стационарных нелинейных систем.
Методы исследования точности нелинейных систем.
Приближенное исследование точности нелинейных систем методами линеаризации.
Применение метода статистической линеаризации для исследования точности стационарных систем.
Применение метода статистической линеаризации для исследования точности систем, описываемых дифференциальными уравнениями.
Исследование точности автоматических систем методом статистических испытаний.
Передача информации по каналам связи.
Основные задачи теории информации. Каналы связи.
Сигналы, используемые для передачи информации. Измерение количества информации, содержащейся в сигналах.
Статистические свойства сигналов.
Передача информации по каналу с шумами. Пропускная способность канала.
Задачи статистической теории оптимальных систем.
Постановка задач теории оптимальных систем.
Статистические критерии оптимальности автоматических систем.
Определение оптимальных параметров системы, имеющей заданную структуру.
Общее условие минимума средней квадратической ошибки.
Уравнения, определяющие оптимальную линейную систему.
Общий анализ уравнений, определяющих оптимальную линейную систему.
Уравнения, определяющие оптимальную дискретную линейную систему.
Методы определения оптимальных линейных систем.
Определение оптимальной линейной системы в случае белого шума на выходе.
Определение оптимальной линейной системы в случае стационарных сигнала и помехи и бесконечного интервала наблюдения.
Общая формула для определения оптимальной линейной системы.
Определение оптимальной линейной системы в случае стационарной помехи и конечного интервала наблюдения.
Синтез оптимальной стационарной линейной системы методом логарифмических частотных характеристик.
Определение оптимальной линейной системы методом канонических разложений.
Определение оптимальной дискретной линейной системы.
Оптимальные системы, описываемые дифференциальными уравнениями.
Определение оптимальных нелинейных систем.
Общий метод определения оптимальной системы.
Определение оптимальной системы в случае линейной зависимости входной функции от параметров сигнала.
Определение оптимальных систем по критерию минимума средней квадратической ошибки.
Оптимальные системы для обнаружения сигналов в шумах.
Определение оптимальных систем для селекции сигналов.
Методы определения оптимального управления.
Принцип максимума.
Применение принципа максимума для решения типовых задач.
Динамическое программирование.
Применение динамического программирования к непрерывным системам.
Самонастраивающиеся системы.
Управление при неполной информации.
Принципы построения самонастраивающихся систем.
Стабилизация динамических характеристик объекта управления с помощью корректирующих цепей.
Самонастраивающиеся системы с настройкой параметров по эталону.
Самонастраивающиеся системы с экстремальной настройкой параметров.
О некоторых перспективах.
Приложения.
Основные характеристики элементарных стационарных звеньев.
Номограммы для определения логарифмических частотных характеристик системы, замкнутой отрицательной жесткой обратной связью, по логарифмическим частотным характеристикам соответствующей разомкнутой системы, и наоборот.
Номограммы для определения основных характеристик систем, имеющих типовые логарифмические амплитудные характеристики.
Типовые характеристики нелинейных звеньев.
Формулы для статистических и гармонических коэффициентов.
Значения функции.
Значения функции.
Литература.
Предметный указатель.