Мета навчальної дисципліни: одержання теоретичних знань і навичок та умінь аналізу та синтезу систем автоматичного керування.
Завдання навчальної дисципліни: одержання фундаментальних знань про класичні і сучасні підходи до створення та дослідження систем автоматичного керування.
У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач вищої освіти повинен:
знати: основні терміни, класифікацію і принципи та закони автоматичного керування; методи моделювання аналізу та синтезу неперервних та дискретних САК;
вміти: виконувати розрахункові роботи з аналізу та синтезу лінійних, нелінійних, неперервних, релейних і цифрових систем.
Другий рік, осінь, 4 кредита, залік.
Перелік дисциплін, які є передумовою вивчення курсу:
- 131БОК3 Фізика
- 131БОК4 Вища математика
- 131БОК6 Інформатика та програмування
Змістовий модуль 1. Моделі елементів і систем. Стійкість.
Тема 1. Вступ в теорію автоматичного керування.
1.1. Основні поняття. Актуальність досягнень теорії для автоматизації керування складними технологічними процесами. Інвестиційна привабливість таких АСК ТП. Коротка історична довідка. Принципи та схеми керування.
1.2. Приклади системи. Прямі та зворотні зв’язки. Функціональна схема замкненої САК та призначення її функціональних елементів. Характеристики об’єкта керування як керовані координати, завдання, збурення, команди керування, похибки.
1.3. Стабілізуюче, програмне і слідкуюче керування, приклади. Типові дії: ступінчаста, імпульсна, лінійна, квадратична, кубічна, гармонічна. Перехідна і вагова характеристики. Закони керування.
1.4. Коротко про стійкість, точність та якість керування, статичне і астатичне керування. Принципи класифікації систем керування.
Практичне заняття №1.
Тема 2. Моделі елементів і систем автоматичного керування.
2.1. Лінійні системи з постійними параметрами; основні динамічні характеристики: диференціювання; передаточні, вагові і перехідні функції, інтеграл згортки, частотні характеристики.
2.2. Приклади частотних характеристик механічних і електричних систем.
2.3. Передаточні функції динамічних ланок і систем.
Практичне заняття №2.
Лабораторна робота №1.
Тема 3. Дослідження стійкості.
1.1. Алгебраїчні критерії стійкості. Частотний критерій Михайлова.
1.2. Частотний критерій Найквіста. Структурна стійкість систем.
Практичне заняття №3.
Лабораторна робота №2.
Змістовий модуль 2. Точність, якість, коригування, аналіз і синтез САК.
Тема 4. Точність систем автоматичного керування.
4.1. Дослідження статичних і астатичних систем: визначення статичної і динамічних похибок.
4.2. Дослідження точності роботи систем через коефіцієнти похибок.
Практичне заняття №4.
Тема 5. Якість перехідних процесів.
5.1. Види перехідного процесу і його характеристики. Кореневі критерії якості.
5.2. Інтегральні та частотні критерії якості.
Лабораторна робота №3.
Тема 6. Коригування і синтез.
6.1. Схеми компенсації статичних похибок. Підвищення точності за рахунок інваріантності.
6.2. Вибір і реалізація алгоритмів керування шляхом ввімкнення послідовних і паралельних коригуючих ланок та внутрішніх зворотних зв’язків.
6.3. Умови збереження порядку астатизму. Синтез коригуючи пристроїв.
6.4. Практичні прийоми коригування САК з метою підвищення стійкості.
Практичне заняття №5.
Лабораторна робота №4.
Тема 7. Багатовимірні системи та метод змінних стану.
7.1. Багатовимірні системи і загальні відомості про метод змінних стану. Керованість і спостережуваність.
7.2. Рівняння стану та загальна методика його розв’язання.
Тема 8. Випадкові процеси в системах автоматичного керування.
8.1. Характеристики стаціонарних випадкових процесів: математичне сподівання, дисперсія, кореляційна, спектральна щільність.
8.2. Проходження стаціонарного випадкового сигналу через лінійну САК. Розрахунок точності САК за середньоквадратичною похибкою.
8.3. Синтез лінійних САК за мінімумом середньоквадратичної похибки.
Змістовий модуль 3. Імпульсні і цифрові системи.
Тема 9.Особливості дискретних систем.
9.1. Класифікація дискретних систем і коротка їх характеристика. Імпульсні, цифрові, релейні. Параметри і характеристики імпульсного елемента. Модуляція І–го роду.
Практичне заняття №6.
Лабораторна робота №5.
Тема 10. Імпульсні і цифрові системи.
10.1. Різницеві рівняння. Визначення періоду дискретизації сигналів. Z – перетворення.
10.2. Алгоритмічні схеми та передаточні функції імпульсних систем.
10.3. Алгоритмічні схеми і передаточні цифрових систем.
10.4. Частотні характеристики імпульсних систем. Стійкість, частотні критерії стійкості.
10.5. Побудова перехідних процесів у замкненій цифровій системі за дискретним зображення та методом розкладення у степеневий ряд.
10.6. Синтез цифрових коригувальних пристроїв.
Практичне заняття №7.
Лабораторна робота №6.
Практичне заняття №8.
Лабораторна робота №7.
Змістовий модуль 4. Нелінійні системи.
Тема 11. Нелінійні системи.
11.1. Класифікація нелінійностей. Типові нелінійності.
11.2. Особливості поведінки та розрахування нелінійних систем. Алгоритмічні схеми нелінійних систем. Метод Попова.
11.3. Метод фазової площини.
11.4. Метод гармонічного балансу.
Практичне заняття №9.
Лабораторна робота №8.
Практичне заняття №10.
Лабораторна робота №9.
1. Перетворення Лапласа. Передаточні функції ланок.
2. Визначення передаточних функцій розімкнутих і замкнутих систем.
3. Перехідні процеси.
4. Стійкість систем керування.
5. Синтез коригувальних пристроїв.
6. Визначення - перетворень найбільш поширених простих сигналів в автоматичних системах.
7. Логарифмічні амплітудні і фазові характеристики ЦАСР.
8. Визначення стійкості і якості цифрових систем.
9. Методи побудови перехідних процесів імпульсних і цифрових систем.
1. Дослідження часових характеристик лінійних ланок.
2. Дослідження частотних характеристик лінійних ланок.
3. Дослідження стійкості лінійної неперервної системи.
4. Дослідження підвищення запасу стійкості і швидкодії лінійних систем.
5. Дослідження імпульсного елемента ЦАС.
6. Дослідження розімкнутої ЦАС.
7. Дослідження перехідних процесів замкнутих ЦАС.
8. Дослідження стійкості цифрових систем.
9. Дослідження процесу кінцевої тривалості.
Базова
- Попович М.Г., Ковальчук О.В. Теорія автоматичного керування. Підручник. – К: Либідь, 2007, – 656с.
- Галай В.М. Теорія цифрових систем автоматичного керування: навчальний посібник. –Полтава: ПолтНТУ, 2009. –131 с.
Допоміжна
- Галай М.В. Теорія автоматичного керування: неперервні та дискретні системи. Навч. пос-к. – Полтава, 2005. – 454с.
- Макаров И.М. Менский Б.М. Линейные автоматические системы. Учебное пособие для вузов. М., 1977. – 464 с.
- Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования М., 1966 г., 992 с.
- Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т.1. Линейные системы. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003, –288 с. – ISBN 5-9221-0379-2.
- Ким Д.П. Теория автоматического управления. Т.2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы: Учеб. Пособие. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004, – 464 с. – ISBN 5-9221-0534-5.