Теорія автоматичного керування Простір знань
 | Стаття не входить до енциклопедії. |
Теорія автоматичного керування (ТАК) — розділ кібернетики (технічна кібернетика), що вивчає і описує загальні закономірності функціонування САК.
Математичний опис САК виконується за допомогою диференційних рівнянь. На практиці застосовуючи перетворення Лапласа їх приводять до алгебраїчної форми. ТАК досліджує статичні і динамічні характеристики всіх елементів САК (датчики, задатчики, регулятори, виконавчі механізми, регулювальна органи, коригувальні елементи) виділяючи незалежно від їх природи (електричні, гідравлічні, пневматичні, механічні) типові ланки – пропорційні (підсилювальні), аперіодичні (інерційні), коливальні, інтегру вальні, диференціюючі, ланки транспортного запізнення. При цьому, зокрема, знаходять:
- перехідну функцію — реакцію САК і її ланок на одиничний сходинковий сигнал;
- вагову функцію — реакцію САК і її ланок на одиничний імпульс;
- передавальну функцію — відношення перетворення Лапласа вихідного сигналу до перетворення Лапласа вхідного за нульових початкових умов і нульових зовнішніх збурень;
- амплітудно-фазову частотну характеристику (АФЧХ) САК і її ланок – це лінія, що з’єднує кінці радіус-векторів, довжина яких дорівнює відношенню амплітуди вихідної і вхідної величин, а кут, утворений з додатним напрямком дійсної осі дорівнює різниці фаз вихідної і вхідної величин для частот, що змінюються від 0 до ∞. АФЧХ дає повну інформацію про реакцію САК і її ланок на неорганізований стохастичний вхідний сигнал.
Регулятори звичайних САК реалізують такі основні закони управління: пропорційний (П), інтегральний (І), пропорційно-інтегральний (ПІ), пропорційно-інтегрально-диференціальний (ПІД), пропорційно-диференціальний (ПД) закон регулювання. Роботоздатність звичайної САК оцінюється за її стійкістю (здатність САК не допускати нескінченного відхилення регульованої величини від заданого значення при будь-якому реальному збуренні у системі), для перевірки якої застосовують різні алгебраїчні та графічні критерії стійкості САК – критерії Рауса, Гурвиця, Найквіста, Михайлова, В.М.Попова та ін.. Стійкість замкненої САК (САР) — одна з найважливіших вимог до систем автоматичного керування (регулювання). Якість автоматичного керування (регулювання) визначається видом перехідного процесу при керуванні (регулюванні), тобто характером повернення регульованої величини до заданого значення після деякого збурення (з боку навантаження або завдання). Основні показники якості керування (регулювання) такі:
- максимальне динамічне відхилення. Це найважливіший показник якості перехідного процесу, являє собою максимальну амплітуду відхилення вихідного параметра;
- залишкове відхилення. Характеризує величину відхилення регульованої величини від заданого значення по закінченні перехідного процесу;
- час регулювання. Це проміжок часу від моменту надходження на вхід системи ступінчастого впливу (завдання, збурення) до моменту, коли відхилення регульованої величини від заданого значення стає меншим деякого відносно малого числа δ (зона нечутливості регулятора). Прийнято вважати, що перехідний процес закінчиться в той момент часу, починаючи з якого, відхилення регульованої величини відрізняється від сталого значення не більш ніж на 5 %.
Перерегулювання — максимальне відхилення керованої величини від нового заданого значення в бік, протилежний від початкового значення. У тих випадках, коли керована величина наближається до нового значення тільки з одного боку перерегулювання відсутнє. Квадратичний інтегральний критерій якості характеризує сумарну площу, обмежену кривою перехідного процесу. Стійкість САК (САР) і якість автоматичного керування (регулювання) – основні критеріальні оцінки функціонування цих систем. Крім систем автоматичного керування (САК) розрізняють автоматизовані системи керування (АСК) — це сукупність керованого об'єкта й автоматичних вимірювальних та керуючих пристроїв, у якій частину функцій виконує людина. АСК призначена для автоматизації процесів збирання та пересилання інформації про об'єкт керування, її перероблення та видавання керівних дій на об'єкт керування (ДСТУ 2226-93); сукупність економіко-математичних методів, технічних засобів (комп’ютерів, пристроїв відображення інформації, засобів зв'язку та інші) і організаційної структури, що забезпечують раціональне керування складними об'єктами і процесами. АСК дає змогу розв'язувати задачі перспективного та оперативного планування виробництва, оперативного розподілу завантаження обладнання, оптимального розподілу обладнання та використання ресурсів і інше. АСК належить до класу людино-машинних систем, тоді як САК – до машинних систем.
Джерела
ДСТУ 2226-93 Автоматизовані системи. Терміни та визначення. Київ : Український науково-дослідний і навчальний центр проблем стандартизації, 1994. 92 с.
Література
- Енциклопедія кібернетики : в 2 т. / Відп. ред. В. М. Глушков. Київ : Головна редакція української радянської енциклопедії, 1973.
- Bennett St. A History of Control Engineering, 1930–1955. Stevenage : Peter Peregrinus on behalf of the Institution of Electrical Engineers, 1993. 250 p.
- Іванов А. О. Теорія автоматичного керування. Дніпропетровськ : Національний гірничий університет, 2003. 250 с.
- Kilian Chr. Modern Control Technology. 3rd ed. Boston : Cengage, 2005. 672 p.
- Zankl A. Milestones in Automation: From the Transistor to the Digital Factory. Erlangen : Publicis Corporate Publishing, 2006. 248 p.
- Попович М. Г., Ковальчук О. В. Теорія автоматичного керування. 2-ге вид., перероб. і допов. Київ : Либідь, 2007. 656 с.
- Franklin G., Powell J., Emami-Naeini A. Feedback Control of Dynamic Systems. 8th ed. Harlow : Pearson, 2020. 924 p.
Автор
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 14.07.2022
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
