rpd000011666 (1012142), страница 2
Текст из файла (страница 2)
- 1.3. Управление по замкнутому и разомкнутому типу, понятие обратной связи.
- 1.4. Классификация систем управления по виду задающего воздействия.
2. Математические модели в теории управления, их преобразование и упрощение.
- 2.1. Дифференциальные уравнения - как основной аппарат описание систем в теории управления
- 2.2. Статические и динамические режимы
- 2.3. Понятие состояния системы, уравнения в форме уравнений состояния
- 2.4. Свойства управляемости и наблюдаемости в теории управления
- 2.5. Математические описания систем "вход - выход"
- 2.6. Линеаризация нелинейных моделей - физическое обоснование и примеры.
- 2.7. Уравнения в вариациях, линейные системы первого приближениях.
- 2.8. Описание линейных систем уравнениями состояния.
- 2.9. Управляемость и наблюдаемость линейных систем
- 2.10. Свойство управляемости, условия управляемости и стабилизируемости - частные случаи.
- 2.11. Различные формы уравнений состояния, преобразования и переход к новому базису для линейной системы.
- 2.12. Определение реакции линейной системы на произвольное входное воздействие
- 2.13. Преобразование уравнений состояния в уравнения "вход" -"выход"
3. Динамические характеристики линейных систем.
- 3.1. Передаточная функция и матрица передаточных функций
- 3.2. Физическая реализуемость, передаточные функции реализуемых систем
- 3.3. Передаточные функции типовых соединений звеньев
- 3.4. Преобразования структурных схем
- 3.5. Типовые режимы и типовые воздействия при управлении
- 3.6. Переходная и импульсная переходная функции.
- 3.7. Методы расчета переходной и импульсной переходной функции.
- 3.8. Прохождение гармонического сигнала через линейное звено,
- 3.9. Частотные характеристики - физический смысл и основные свойства
- 3.10. Амплитудночастотные и фазочастотные характеристики.
- 3.11. Вещественная и мнимая частотные характеристики.
- 3.12. Логарифмические частотные характеристики - их основные свойства
- 3.13. Понятие о типовом динамическом звене, перечень минимально-фазовых типовых звеньев
- 3.14. Основные динамические характеристики апериодического и интегрирующего звена
- 3.15. Основные динамические характеристики колебательного звена.
- 3.16. Основные характеристики форсирующего и дифференцирующего звена, их реализация
- 3.17. Форсирующее звено 2 порядка
- 3.18. Понятия о неминимально-фазовых элементарных звеньях, основные характеристики.
4. Устойчивость линеаризуемых и линейных систем.
- 4.1. Определение устойчивости по Ляпунову, физическая трактовка.
- 4.2. Асимптотическая устойчивость.
- 4.3. Оценка устойчивости невозмущенного движения по уравнениям первого приближения
- 4.4. Корневые условия устойчивости линейных систем.
- 4.5. Алгебраические критерии устойчивости Рауса и Гурвица.
- 4.6. Критический случай при исследовании устойчивости линейной системы.
- 4.7. Комплексночастотная функция Михайлова, ее годограф.
- 4.8. Принцип аргумента. Критерий устойчивости Михайлова
- 4.9. Особенности использования критерия Найквиста: наличие интегрирующих звеньев.
- 4.10. Использование критерия Найквиста для логарифмических характеристик.
- 4.11. Критерий устойчивости Найквиста - оценка устойчивости по АФХ разомкнутого контура.
- 4.12. Критические параметры системы, их определение по критериям устойчивости
- 4.13. Области устойчивости в пространстве параметров системы.
- 4.14. Построение области устойчивости методом Д- разбиения.
- 4.15. Штриховка областей Д - разбиения, определение области устойчивости.
- 4.16. Алгоритмы численного построения областей устойчивости
5. Качество процессов управления, показатели и методы оценки качества.
- 5.1. Типовые требования к процессам управления в различных режимах
- 5.2. Динамическая точность и точность системы в установившихся режимах
- 5.3. Статизм и астатизм по отношению ко входному сигналу
- 5.4. Статизм и астатизм по возмущению
- 5.5. Способы обеспечения и повышения порядка астатизма.
- 5.6. Использование комбинированного управления для повышения порядка астатизма.
- 5.7. Влияние полюсов передаточной функции на качество процессов управления.
- 5.8. Степень устойчивости и колебательность.
- 5.9. Оценка качества процессов управления по мажоранте и миноранте переходного процесса.
- 5.10. Оценка качества систем третьего порядка по диаграмме Вышнеградского и ОНК.
- 5.11. Влияние нулей передаточной функции на переходный процес.
- 5.12. Оценка качества по ЧХ разомкнутого контура.
- 5.13. Запасы устойчивости по амплитуде и фазе, их влияние на характер процессов.
- 5.14. Оценка временных показателей управления по ЧХ разомкнутого контура.
- 5.15. Простейшие методы улучшения показателей качества: использование форсирующей или запаздывающей коррекции
- 5.16. Улучшение демпфирования введением связи по скорости.
- 5.17. Коррекция использованием простейших ПИД регуляторов
6. Нестационарные системы.
- 6.1. Свободное движение нестационарной системы
- 6.2. Характеристические показатели линейных систем.
- 6.3. Оценка нормы вектора состояния. Неравенство Важевского.
- 6.4. Устойчивость движения нестационарной системы на конечном интервале времени
- 6.5. Особенности поведения нестационарных систем с периодическими коэффициентами
7. Инвариантные, автономные и робастные системы.
- 7.1. Понятие об абсолютной и относительной инвариантности
- 7.2. Принцип двухканальности и его физический смысл.
- 7.3. Ограничения достижения инвариантности в физических системах.
- 7.4. Критерий реализуемости условий инвариантности Б.Н. Петрова
- 7.5. Свойство автономности многоканальных систем.
- 7.6. Понятие о параметрической инвариантности.
- 7.7. Робастность. Понятие и физический смысл.
- 7.8. Робастная устойчивость.
- 7.9. Использование оптимизации по H - критериям для построения робастных систем.
8. Статистическая динамика систем управления.
- 8.1. Статистическое описание сигналов и процессов
- 8.2. Понятие случайного процесса, законы распределения.
- 8.3. Числовые характеристики случайного процесса
- 8.4. Классификация случайных процессов.
- 8.5. Белый шум - понятие и свойства.
- 8.6. Каноническое представление случайных процессов
- 8.7. Спектральное разложение стационарного случайного процесса
- 8.8. Спектральная плотность и ее свойства
- 8.9. Корреляционные моменты и матрица ковариаций, ее свойства.
- 8.10. Взаимная спектральная плотность.
- 8.11. Спектральная плотность и корреляционная функция - взаимные связи.
- 8.12. Преобразование случайных сигналов линейным оператором.
- 8.13. Характеристики случайных процессов на выходе системы во временном представлении.
- 8.14. Частотные представления выходных случайных сигналов.
- 8.15. Понятие формирующего фильтра.
- 8.16. Оценка точности системы при воздействии помех
- 8.17. Статистическая линеаризация.
- 8.18. Использования статистической линеаризации для корреляционного анализа нелинейных систем.
- 8.19. Метод статистических испытаний.
- 8.20. Вычислительные алгоритмы статистической обработки случайных процессов.
9. Формирование управления и задача синтеза в теории управления.
- 9.1. Типовые требования к САУ и их формализация в форме критериев допустимости и критериев эффективности.
- 9.2. Количественные и качественные цели при синтезе. Их формализация.
- 9.3. Операционная модель задачи синтеза как задачи математического программирования.
- 9.4. Упрощенные процедуры синтеза: синтез модального управления.
- 9.5. Синтез линейных систем оптимальных по интегральному квадратичному критерию.
- 9.6. Синтез параметров линейного наблюдателя.
- 9.7. Использование формулы Аккермана.
- 9.8. Синтез последовательных корректирующих устройств по желаемым ЛЧХ.
- 9.9. Особенности синтеза по желаемым ЛЧХ при использовании параллельного КУ.
- 9.10. Аналитический метод синтеза - рациональная структура системы.
- 9.11. Нормированная и желаемая переходная функция. Коэффициент массштаба времени.
- 9.12. Структура КУ при аналитическом синтезе. Компенсационный фильтр.
- 9.13. Формирование желаемой ЛЧХ по статическим и динамическим требованиям к системе.
- 9.14. Аналитический метод синтеза: основные этапы.
- 9.15. Два класса задач оптимального управления: построение программы управления и синтез закона управления.
- 9.16. Метод множителей Лагранжа в задаче оптимального управления.
- 9.17. Принцип максимума Понтрягина
- 9.18. Задача максимального быстродействия. Примеры построения закона управления.
- 9.19. Динамическое программирование.
- 9.20. Уравнение Беллмана.
- 9.21. Особенности и ограничения применения динамического программирования в задачах ТУ.
10. Общие сведения о нелинейных системах, задачи и методы исследования.
- 10.1. Структура фазового пространства нелинейной системы.
- 10.2. Предельные циклы.
- 10.3. Сепаратрисы седел.
- 10.4. Абсолютная устойчивость положения равновесия.
- 10.5. Область притяжения положения равновесия.
- 10.6. Задача определения автоколебаний в нелинейной системе.
- 10.7. Построение функций Ляпунова для оценки устойчивости невозмущенного движения
11. Исследование устойчивости нелинейных систем.
- 11.1. Функция Ляпунова.
- 11.2. Оценка области притяжения положения равновесия
- 11.3. Устойчивость "вход"-"выход". Связь с устойчивостью по Ляпунову.
- 11.4. Понятие и критерий абсолютной устойчивости В.М. Попова.
- 11.5. Фазовые портреты и особые точки
- 11.6. Разбиение структуры фазового пространства на ячейки.
- 11.7. Устойчивые, неустойчивые и полуустойчивые предельные циклы.
- 11.8. Фазовые траектории и фазовое пространство релейных систем 2 порядка.
- 11.9. Линии переключения, скользящие режимы.
- 11.10. Понятия о предельных точках и предельных траекториях.
- 11.11. Топологическая эквивалентность положений равновесия для грубых систем.
- 11.12. Бифуркационные соотношения параметров.
- 11.13. Свойство грубости динамических систем
- 11.14. Странные атракторы.
- 11.15. Рекуррентные движения в нелинейных системах.
- 11.16. Диаграмма точечных отображений
12. Приближенные методы исследования нелинейных систем.
- 12.1. Гармоническая линеаризация нелинейности
- 12.2. Гипотеза фильтра, гипотеза авторезонанса.
- 12.3. Эквивалентный комплексный коэффициент передачи нелинейности.
- 12.4. Одночастотные периодические режимы.
- 12.5. Методы вычисления эквивалентного комплексного коэффициента передачи.
- 12.6. Уравнение гармонического баланса.
- 12.7. Метод Гольдфарба для определения параметров периодических режимов.
- 12.8. Оценка устойчивости периодических режимов.
- 12.9. Устойчивые периодические режимы - автоколебания.
- 12.10. Несимметричные автоколебания при медленных внешних воздействиях.
- 12.11. Вибрационная линеаризация автоколебательной системы.
- 12.12. Вибрационная линеаризация внешним гармоническим сигналом.
- 12.13. Захват автоколебаний.
- 12.14. Расчет эквивалентного коэффициента передачи по медленному воздействию.
13. Основы теории дискретных систем.
- 13.1. Квантование сигналов по уровню и по времени
- 13.2. Виды импульсной модуляции
- 13.3. Математические модели импульсного элемента: идеальный импульсный элемент, формирователь
- 13.4. Обобщенная структурная схема импульсной системы.
- 13.5. Преобразование Лапласа импульсного сигнала.
- 13.6. Z - преобразование, основные свойства.
- 13.7. Модифицированная Z - передаточная функция дискретно - непрерывной системы.
- 13.8. Передаточные и модифицированные Z- передаточные функции типовых соединений.
- 13.9. Передаточные и модифицированные Z- передаточные функции типовых соединений.
- 13.10. Преобразование спектра сигнала импульсным модулятором. Транспонирование частот.
- 13.11. Теорема Котельникова - Шеннона о восстановлении сигнала по импульсной последовательности.
- 13.12. Частотные характеристики дискретных систем, их свойства.
- 13.13. Обратное Z-преобразование, построение процессов в дискретных системах.
- 13.14. Псевдочастота и псевдочастотные характеристики.
- 13.15. Оценка устойчивости невозмущенного движения дискретной системы по уравнениям линейного приближения
- 13.16. Понятие устойчивости в моменты съема и в произвольные моменты времени. Скрытые колебания.
- 13.17. Алгебраический критерий устойчивости Джури.
- 13.18. Корневые условия устойчивости дискретных систем.
- 13.19. Использование критерия Найквиста для анализа устойчивости дискретных систем.
- 13.20. Использование w- преобразования для анализа устойчивости дискретных систем.
- 13.21. Задачи качественного исследования фазового пространства нелинейной дискретной системы.
- 13.22. Особенности динамики нелинейных дискретных систем: специфика предельных движений.
- 13.23. Приближенные методы определения автоколебаний в нелинейных дискретных системах.
- 13.24. Дискретная передаточная функция соединения ИИЭ-Формирователь- непрерывное звено
- 13.25. Асимптотически устойчивое множество
- 13.26. Область притяжения асимптотически устойчивого множества.
- 13.27. Специфика использования гармбалланса для анализа цифровых систем
-
Лекции
| № п/п | Раздел дисциплины | Объем, часов | Тема лекции | Дидакт. единицы |
| 1 | 1.1.Предмет курса, задачи, решаемые ТУ основные понятия и определения | 2 | Основные задачи теории управления, понятия терминология и классификация. | 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 |
| 2 | 1.2.Математические модели динамических систем | 2 | Математические модели систем, получения математических моделей вида «вход-выход» и «вход-состояние-выход» | 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 |
| 3 | 1.2.Математические модели динамических систем | 2 | Линеаризация уравнений динамики систем. | 2.6, 2.7, 2.8 |
| 4 | 1.2.Математические модели динамических систем | 2 | Линейные математические модели систем. | 2.9, 2.10, 2.11, 2.12, 2.13 |
| 5 | 1.3.Основные динамические характеристики линейных стационарных непрерывных САУ и их элементов | 4 | Передаточные функции и временные характеристики . | 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7 |
| 6 | 1.3.Основные динамические характеристики линейных стационарных непрерывных САУ и их элементов | 2 | Частотные характеристики линейных систем. | 3.8, 3.9, 3.10, 3.11, 3.12 |
| 7 | 1.3.Основные динамические характеристики линейных стационарных непрерывных САУ и их элементов | 4 | Типовые динамические звенья и их основные характеристики. | 3.13, 3.14, 3.15, 3.16, 3.17, 3.18 |
| 8 | 1.4.Устойчивость непрерывных САУ, исследование устойчивости по линеаризованным моделям | 2 | Устойчивость невозмущенного движения и ее оценка по уравнениям первого приближения | 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6 |
| 9 | 1.4.Устойчивость непрерывных САУ, исследование устойчивости по линеаризованным моделям | 4 | Исследование устойчивости по частотным представлениям. | 4.7, 4.8, 4.9, 4.10, 4.11 |
| 10 | 1.4.Устойчивость непрерывных САУ, исследование устойчивости по линеаризованным моделям | 2 | Определение критических параметров и построение областей устойчивости. | 4.12, 4.13, 4.14, 4.15, 4.16 |
| 11 | 1.5.Качество линейных непрерывных САУ. | 2 | Качество процессов управления и его показатели. | 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6 |
| 12 | 1.5.Качество линейных непрерывных САУ. | 2 | Оценка показателей качества по распределению нулей и полюсов. | 5.7, 5.8, 5.9, 5.10, 5.11 |
| 13 | 1.5.Качество линейных непрерывных САУ. | 4 | Частотные методы оценки качества и простейшие способы коррекции систем | 5.12, 5.13, 5.14, 5.15, 5.16, 5.17 |
| 14 | 2.1.Нестационарные линейные системы их описание и методы исследования | 2 | Задачи исследования нестационарных систем. | 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5 |
| 15 | 2.2.Инвариантные автономные и робастные системы. | 4 | Инвариантные, автономные и робастные системы. | 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6, 7.7, 7.8, 7.9 |
| 16 | 2.3.Статистические методы исследования систем в теории управления. | 2 | Статистические характеристики случайных процессов | 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6 |
| 17 | 2.3.Статистические методы исследования систем в теории управления. | 4 | Прохождение случайного сигнала через линейную систему. | 8.7, 8.8, 8.9, 8.10, 8.11, 8.12, 8.13, 8.14, 8.15, 8.16, 8.17 |
| 18 | 2.3.Статистические методы исследования систем в теории управления. | 2 | Исследование нелинейных систем при случайных воздействиях. | 8.17, 8.18, 8.19, 8.20 |
| 19 | 2.4.Формирование управления и синтез в непрерывных системах. | 2 | Техническая постановка задачи синтеза. Упрощенные процедуры синтеза. | 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7 |
| 20 | 2.4.Формирование управления и синтез в непрерывных системах. | 2 | Синтез корректирующих устройств | 9.8, 9.9, 9.10, 9.11, 9.12, 9.13, 9.14 |
| 21 | 2.4.Формирование управления и синтез в непрерывных системах. | 4 | Построение оптимальных законов управления | 9.15, 9.16, 9.17, 9.18, 9.19, 9.20, 9.21 |
| 22 | 2.5.Общие сведения о нелинейных системах, задачи исследования. | 2 | Особенности динамики, проблемы и методы исследования нелинейных систем. | 10.1, 10.2, 10.3, 10.4, 10.5, 10.6, 10.7 |
| 23 | 2.6.Устойчивость движения нелинейных систем и методы ее исследования. | 2 | Применение прямого метода Ляпунова для исследования устойчивости нелинейных систем. | 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 |
| 24 | 2.6.Устойчивость движения нелинейных систем и методы ее исследования. | 2 | Методы фазовой плоскости для исследования нелинейных систем 2 порядка | 11.5, 11.6, 11.7, 11.8, 11.9 |
| 25 | 2.6.Устойчивость движения нелинейных систем и методы ее исследования. | 4 | Основы качественной теории свободных стационарных систем. | 11.10, 11.11, 11.12, 11.13, 11.14, 11.15, 11.16 |
| 26 | 2.7.Приближенные методы исследования нелинейных САУ. | 4 | Гармоническая линеаризация и определение автоколебаний в нелинейных системах. | 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8, 12.9 |
| 27 | 2.7.Приближенные методы исследования нелинейных САУ. | 2 | Анализ вынужденных движений нелиней ной системы в режиме автоколебаний. | 12.10, 12.11, 12.12, 12.13, 12.14 |
| 28 | 2.8.Основы теории дискретных систем. | 2 | Общие сведения об импульсных и цифровых системах | 13.1, 13.2, 13.3, 13.4, 13.5 |
| 29 | 2.8.Основы теории дискретных систем. | 2 | Z-передаточные функции, алгебра структурных преобразований. | 13.6, 13.7, 13.8, 13.9, 13.13 |
| 30 | 2.8.Основы теории дискретных систем. | 2 | Частотные свойства дискретных систем. | 13.10, 13.11, 13.12, 13.14 |
| 31 | 2.8.Основы теории дискретных систем. | 2 | Устойчивость и методы исследования устойчивости дискретных систем. | 13.15, 13.16, 13.17, 13.18, 13.19, 13.20 |
| 32 | 2.8.Основы теории дискретных систем. | 2 | Особенности динамики и методы исследования нелинейных дискретных систем. | 13.21, 13.22, 13.23, 13.24, 13.25, 13.26, 13.27 |
| Итого: | 82 | |||
-
Практические занятия
| № п/п | Раздел дисциплины | Объем, часов | Тема практического занятия | Дидакт. единицы |
| 1 | 1.2.Математические модели динамических систем | 2 | Составление и линеаризация уравнений движения. | 2.6, 2.7 |
| 2 | 1.3.Основные динамические характеристики линейных стационарных непрерывных САУ и их элементов | 2 | Передаточные функции и структурные преобразования | 3.1, 3.3, 3.4 |
| 3 | 1.3.Основные динамические характеристики линейных стационарных непрерывных САУ и их элементов | 2 | Построение частотных характеристик. | 3.9, 3.12, 3.13 |
| 4 | 1.4.Устойчивость непрерывных САУ, исследование устойчивости по линеаризованным моделям | 2 | Исследование устойчивости линеаризованных систем | 4.3, 4.5, 4.11 |
| 5 | 2.4.Формирование управления и синтез в непрерывных системах. | 2 | Синтез параметров ПИД регулятора. | 9.4, 9.8, 9.10, 9.11, 9.14 |
| 6 | 2.6.Устойчивость движения нелинейных систем и методы ее исследования. | 2 | Исследование динамики релейной системы на фазовой плоскости | 10.2, 11.5, 11.8, 11.9 |
| 7 | 2.7.Приближенные методы исследования нелинейных САУ. | 2 | Определение параметров автоколебаний методом гармбаланса. | 12.1, 12.2, 12.7, 12.8, 12.9 |
| 8 | 2.8.Основы теории дискретных систем. | 2 | Описание дискретных систем методами Z-преобразования | 13.6, 13.9, 13.20 |
| Итого: | 16 | |||
-
Лабораторные работы
| № п/п | Раздел дисциплины | Наименование лабораторной работы | Наименование лаборатории | Объем, часов | Дидакт. единицы |
| 1 | 1.2.Математические модели динамических систем | Математические модели и динамические характеристики САУ | Лаборатория ТАУ каф.301 | 4 | 3.1, 3.4, 3.7, 4.14 |
| 2 | 1.5.Качество линейных непрерывных САУ. | Исследование устойчивости и качества системы по ее линейным моделям | Лаборатория ТАУ каф. 301 | 4 | 5.5, 5.14, 5.15 |
| 3 | 2.3.Статистические методы исследования систем в теории управления. | Исследование точности автоматической системы при случайных воздействиях. | Лаборатория ТАУ каф.301 | 4 | 8.3, 8.5, 8.6, 8.11, 8.12, 8.13, 8.15, 8.20 |
| 4 | 2.7.Приближенные методы исследования нелинейных САУ. | Исследование нелинейной системы управления. | Лаборатория ТАУ каф.301 | 4 | 12.2, 12.4, 12.6, 12.7, 12.8, 12.14 |
| 5 | 2.8.Основы теории дискретных систем. | Исследование устойчивости системы управления с цифровым регулятором | Лаборатория ТАУ каф.301 | 4 | 13.13, 13.14, 13.19, 13.25 |
| Итого: | 20 | ||||
-
Типовые задания
| № п/п | Раздел дисциплины | Объем, часов | Наименование типового задания |
| Итого: | |||
-
Курсовые работы и проекты по дисциплине
2.1. Исследование динамики и синтез параметров закона управления САУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
