Осенний семестр

Ветствия условиям необходимой обороны.

Проведите правовой анализ действий Спирина на предмет их соот-

20. Во время проведения хирургической операции в экстремальной

ситуации пациенту срочно понадобилась кровь. Необходимой группой

крови обладал только один человек, который наотрез отказался дать кровь.

Видя безвыходность положения, врач оглушил потенциального донора и,

пока тот находился в бессознательном состоянии, взял необходимое коли-

чество крови. В результате этого жизнь пациента была спасена.

Правомерны ли действия хирурга?

Лекции –32 час., практ.16час., лаб. раб –16 час., домашняя работа, зачёт

Литература.

Основная литература.

1. Бесекерский В.А., Попопв Е.П. Теория систем автоматического управления. – СПб.:Профессия,2003.

2. Подчукаев В.А. Теория автоматического управления. – М.:Физматлит,2005.

3. Ерофеев А.А. Теория автоматического управления – СПб.:Политехника,2005.

4. Гальперин М.В. Автоматическое управление-М.: ИД «Форум»-ИНФРАМ, 2007.

5. Душин С.Е., Зотов Н.С., Имаев Д.Х., Кузьмин Н.Н., Яковлев Б.В. Теория автоматического управления – М.: Высшая школа, 2005.

6. Востриков А.С., Французова Г.А. Теория автоматического регулирования – М.:Высшая школа,2004.

7. Ким Д.П. Теория автоматического управления, т.1,т.2.-М.:Физматлит,2004.

8. Анкимюк В.Л., Опейко О.Ф., Михеев Н.М. Теория автоматического управления. – М.:Дизайн ПРО,2002.

Дополнительная литература.

1. Савин М.Н., Елсупов В.С, Пятина Е.Н. Теория автоматического управления – Ростов-на-Дону: Феникс,2007

2 Дорф.Р., Бишоп Р. Современные системы управления. – М.: Лаборатория базовых знаний,2004.

3. Под редакцией Пупкова К.А. Методы классической и современной теории автоматического управления. – М.:, МГТУ,2000.

4. Филипс Ч.,Харбор Р. Системы управления с обратной связью. М.: Лаборатория базовых знаний,2001.

Теория автоматического управления – прикладная наука, которая изучает принципы и методы построения автоматических систем, то есть систем, которые выполняют поставленные перед ними цели без участия человека

Если в контуре управления принимает участи человек, то такие системы называют автоматизированными системами.

ТАУ изучает управление определенными конкретными объектами управления.

Управление - организация определенного процесса, которая обеспечивает достижение определенной цели путем принятия соответствующих решений при выполнении определенных правил, алгоритмов, программ. Другими словами управление – процесс воздействия на объект управления с целью изменения его поведения в нужном направлении

Рассмотрим простейший пример. Предположим, что нам надо поддерживать постоянное давление в некотором объеме, добавляя в него газ для увеличения давления, и выпуская газ - для уменьшения давления.

Как организовать процесс управления в этом случае?

Цель управления – поддержание постоянного давления. Мы определим какое давление необходимо поддерживать (соберем информацию и будем ее хранить), измерим давление в объеме (также соберем информацию), сравним истинное давление с требуемым (переработаем информацию) и в зависимости от знака рассогласования (давление больше заданного или меньше) добавим газ или стравим его (примем решение и выполним его).

Принимая решения, система выполняет определенные правила, алгоритмы, программы.

Объектом управления называется любое устройство, технологический процесс, производство, отрасль народного хозяйства и т.п., для которых ставится определенная задача (цель) управления, выражающаяся в заданном изменении множества фазовых координат или выходныхвеличин Y={ Y₁(t), Y₂(t),….Y_k(t) }, характеризующих изменение характеристик и свойств рассматриваемого объекта.

В общем виде структурная схема объекта управления имеет вид:

	U1(t)   U2(t)   Um(t)

Здесь–

- векторы соответственно управляющих воздействий, выходных параметров, возмущающих воздействий.

- переменные состояния, внутренние и часто недоступные измерению переменные, которые определяют состояние объекта в каждый момент времени, причем

Следует отметить, что все процессы управления происходят во времени (t), причем t – вещественная независимая переменная.

При изменении управляющих и возмущающих воздействий объект управления переходит из одного состояния в другое, причем множество состояний объекта управления дают необходимую информацию о характеристиках, условиях работы и свойствах рассматриваемого объекта.

Если у объекта много выходных величин (фазовых координат), то такой объект называется многомерным. Если из множества фазовых координат (выходных величин) в качестве регулируемой величины выбирается одна величина, то такой объект называется одномерным.

Структурная схема одномерного объекта управления имеет вид:

	U(t)

Многомерный объект управления может быть по структурной схеме приведен к одномерному, если множество регулируемых величин, управляющих и возмущающих воздействий представить в векторной форме.

Для управления объектом создается система автоматического управления.

САУ называется динамическая система, стремящаяся сохранить в допустимых пределах ошибки между требуемыми и действительными значениями регулируемых переменных при помощи их сравнения и использования полученных при этом сигналов для управления источниками энергии.

Поясним это определение.

САУ – динамическая системам, т. к процессы, происходящие в ней, изменяются во времени. При построении САУ используется принцип Ползунова, заключающийся в том, что действительное значение регулируемой величины сравнивается с её заданным (желаемым) значением. Полученный при этом сигнал используется для управления источниками энергии: в приведенном выше примере поддержания постоянного давления в резервуаре - для включения одного из клапанов.

Функциональную схему САУ в обобщенном виде можно представить:

Поведение любого ОУ характеризуется следующими параметрами:

1. X(t) – входная величина, которая может быть скалярной или векторной, она задает программу работы ОУ, то есть она показывает, как должен вести себя объект управления

2. Y(t) – регулируемая величина, векторная или скалярная величина, которая показывает как в действительности изменяется регулируемая величина.

Регулятор (управляющее устройство) - сравнивает выход ОУ с желаемым входным воздействием и в зависимости от результата вырабатывает управляющий сигнал (воздействие), который подается на вход объекта.

3. U(t) – управляющее воздействие, влияющее на объект управления и вызывающее изменение Y(t) в нужном направлении.

4. Возмущение f(t) - любое нежелательное воздействие, влияющее на ОУ.

5. Показатель точности работы САУ

(-) - свидетельствует об ООС.

Показатель точности работы САУ – это один из важнейших критериев, определяющих качество работы САУ. Как сделать работу системы точной- этот вопрос вы будете изучать в нескольких дисциплинах, в том числе одна из дисциплин старшего курса будет целиком посвящена этому вопросу.

Теория автоматического управления решает две основные задачи – задачу анализа и задачу синтеза систем управления.

Задача синтеза включает в себя разработку и использование методов, которые позволяют выбрать схему САУ, выбрать элементы системы и их характеристики, определить характер взаимодействия между её элементами таким образом, чтобы проектируемая система удовлетворяла предъявляемым к ней требованиям.

Задача анализа включает в себя разработку и использование методов, которые позволяют по уже выбранной схеме системы, выбранным элементам и их характеристикам определить удовлетворяет ли спроектированная система предъявляемым к ней требованиям.

Следует отметить, что задачи синтеза и анализа в теории автоматического управления взаимосвязаны. Любая задача синтеза имеет свою предварительную историю и предпосылки, базирующиеся на предшествующих задачах анализа. Даже если объект управления имеет практически нулевую исходную информацию, для решения задачи синтеза делаются различные предположения, которые проверяются при решении задач анализа либо путем экспериментального исследования, либо путем математического моделирования. Обычно задача проектирования САУ осуществляется последовательным приближением к оптимальному варианту: сначала решается задача синтеза, затем – задача анализа, выявляются нежелательные моменты в работе САУ - снова решается задача синтеза и т.д. до получения желаемого результата.

Системы автоматического управления могут быть разомкнутыми и замкнутыми.

Рассмотрим примеры построения систем по разомкнутому и замкнутому циклам.

1. Разомкнутая система управления скоростью вращения вала двигателя постоянного тока.

Передвигая движок потенциометра Р, мы изменяем ток в цепи возбуждения (ОВ – обмотка возбуждения) генератора Г, что приводит к изменению его ЭДС и, следовательно, напряжения, подводимого к щеткам двигателя ДВ и скорости вращения вала двигателя. С валом двигателя связан тахогенератор (ТГ) - вспомогательный прибор, напряжение на выходе которого (V) пропорционально скорости вращения вала двигателя.

Это – разомкнутая система. Система называется разомкнутой, если в управляющем сигнале не содержится информации о результатах её работы.

В разомкнутой системе воздействие передается в одном направлении – от входа к выходу.

Схема рассматриваемой системы имеет вид:

Управление по разомкнутой схеме можно построить, базируясь на жестких характеристиках элементов, т.е., зная характеристики элементов, можно рассчитать, какому положению потенциометра соответствует определенная скорость вращения вала двигателя. Однако при работе системы изменяются температура, влажность, происходит старение элементов и т.д., что приводит к изменению их характеристик. Разомкнутая система – неточная система.

Скомпенсировать эти изменения можно с помощью замкнутой системы управления.

2. Замкнутая система управления скоростью вращения вала двигателя.

  ОВ

V

ТГ

=

дв

Г

Е Дд

P

Привод постоянной

скорости

В замкнутой системе информация о результатах работы системы с её выхода подается на вход.

Передача сигнала с выхода на вход называется обратной св я зью.

Обратная связь, охватывающая все элементы системы,называется главной обратной связью. Если обратная связь охватывает один или несколько элементов – это местная обратная связь.

Главная обратная связь должна иметь такое направление, чтобы компенсировать изменение регулируемого параметра, вызванного возмущающим воздействием.

Пусть под действием возмущающего воздействия скорость вращения вала двигателя увеличилась. Для того, чтобы вернуть скорость к нужному значению (уменьшить), надо уменьшить ток через обмотку возбуждения.

Для этого надо из тока, протекающего через обмотку возбуждения, вычесть ток, создаваемый напряжением тахогенератора. Так как выходной сигнал вычитается из входного, то обратная связь называется отрицательной обратнойсвязью (ООС).

Главная обратная связь в САУ – всегда отрицательная.

Структурная схема замкнутой системы управления имеет вид:

Термин “обратная связь” был введен в 1906 г. Руммером в радиотехнике и сразу был использован в теории автоматического управления.

Дата добавления: 2014-01-07