Задачи теории автоматического управления. Структурные преобразования

1.

ЗАДАЧИ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.
СТРУКТУРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
Жумадирова Алия
Кайрулловна
К.т.н., асс. профессор
Павлодар,
2021 г.

2.

Основная часть
Задачи теории автоматического управления
ОУ – объект управления
УУ – управляющее устройство
f(t) – возмущающее воздействие (возмущение,
помеха)
y(t) – выходная или управляемая величина
(отклик, реакция)
u(t) – управляющее воздействие (управление)
r(t) – задающее воздействие (цель, задание,
программа)
Управление – это организация
некоторого процесса для
достижения поставленной цели
Объект управления
характеризуется функцией
преобразования (передачи) –
законом, по которому входные
величины f(t) и u(t) преобразуются им в выходную y(t)
Управление называют
автоматическим, если
основной технологический
процесс осуществляется
полностью без участия человека
Управление называется
автоматизированным, если
функции управления поделены
определенным образом между
человеком и машиной

3.

Основная часть
Задачи теории автоматического управления
Совокупность объекта управления и
управляющего устройства образует
систему управления (СУ)
САУ – система автоматического
управления
САР – система автоматического
регулирования
САК – система автоматического
контроля
АСУ – автоматизированная
система управления
АСУП – АСУ производством
АСУТП – АСУ технологическим
процессом
САПР (CAD) – система
автоматизированного
проектирования

4.

Основная часть
Задачи теории автоматического управления
Задачи ТАУ
оценка устойчивости и качества
регулирования
исследование чувствительности к
изменению внешних и внутренних
параметров систем
синтез оптимальных по структуре или
характеристикам регуляторов
коррекция свойств систем управления
выбор законов регулирования и методов
построения моделей

5.

Основная часть
Структурные преобразования
Структурная схема состоит из звеньев, ветвей,
узлов и сумматоров
Последовательное соединение звеньев
Эквивалентная передаточная функция
последовательно
соединенных
звеньев
равна произведению передаточных функций
этих звеньев.
W=W1∙W2

6.

Основная часть
Структурные преобразования
Параллельное соединение звеньев (согласно-параллельное)
Эквивалентная передаточная функция параллельно
соединенных звеньев равна сумме передаточных функций
этих звеньев (с учетом знака входа сумматора на пути
сигнала)
W=W2 ± W1

7.

Основная часть
Структурные преобразования
Соединение с обратной связью (встречно-параллельное)
Эквивалентная передаточная функция параллельно
соединенных звеньев равна сумме передаточных функций
этих звеньев (с учетом знака входа сумматора на пути
сигнала)
W=
W1
W1
W1
=
=
n
1 W1W2 1
W 12
i =1
i

8.

Основная часть
Структурные преобразования
Перенос воздействий в системах с перекрещивающимися связями
Чтобы результирующая система не изменилась, в цепь
переносимого воздействия вводят фиктивное звено с ПФ,
равной передаточной функции потерянных, либо обратной
передаточной функции приобретаемых при переносе
звеньев
W I = W2W3
W II =
W1W2W3
1 − W2W3
W1W2W3
W1W2W3
W1W2W3
1 − W2W3
1 − W2W3
W=
=
=
.
W1W2W3 1
1 − W2W3 + W1W2 1 − W2W3 + W1W2
1+
1 − W2W3 W3
1 − W2W3

9.

Основная часть
Структурные преобразования
Правило Мейсона
W=
1
Wпр,i i
i
WI = -W3W10
WII = -W6W9
WIII = -W2W3W4W9
Wпр1 = W1W6W5
Wпр2 = W7W4W5
Wпр3 = W1W2W8
Передаточная функция многоконтурной системы образует
дробь, числитель которой равен сумме произведений передаточных
функций прямых путей на совокупные определители ЗКОС, не касающихся этих путей, а знаменатель – единица минус сумма произведений определителей несоприкасающихся ЗКОС и передаточных
функций общих ЗКОС.
Wпр4 = W1W2W3W4W5
Wпр5 = -W7W10W8
Wпр6 = -W7W4W9W2W8

10.

Основная часть
Структурные преобразования
Правило Мейсона
1
W = Wпр,i i
i
WI = -W3W10
WII = -W6W9
WIII = -W2W3W4W9
Wпр1 = W1W6W5
Wпр2 = W7W4W5
Wпр3 = W1W2W8
Wпр4 = W1W2W3W4W5
Wпр5 = -W7W10W8
W W W (1 + W3W10 ) + W7W4W5 + W1W2W8 + W1W2W3W4W5 −
W= 1 6 5
1 + W3W10 + W9W6 + W2W3W4W9 + W3W10W9W6
− W7W10W8 (1 + W9W6 ) − W7W4W9W2W8
.
1 + W3W10 + W9W6 + W2W3W4W9 + W3W10W9W6
Wпр6 = -W7W4W9W2W8
Δ = (1+W3W10 )(1+W9W6 ) + W2W3W4W9 =
1+W3W10+W9W6+W3W10W9W6+W2W3W4W9.

11.

Основная часть
Структурные преобразования
Правило Мейсона
W1W2
W1W2
Wyr =
=
(1 + W1 )(1 − W2 ) 1 + W1 − W2 − W1W2
Wer =
1 (1 − W2 )
1 − W2
=
(1 + W1 )(1 − W2 ) 1 + W1 − W2 − W1W2

12. Спасибо за внимание!