Г.К. Гудвин - Проектирование систем управления (1054010), страница 3
Текст из файла (страница 3)
С другой стороны, этот материал можно рассматривать как исходный для дальнейшего серьезного изучения систем управления. ' В!ЗВА (Вг!с!вь 1гоп апб э!ее! Иевеагсь давос!ас!оп) — Британская исследовательская ассоциация железа н стали, в которой разработан данный метод. 16 Предисловие Часть П: Основы 3130-систем управления Эта часть посвящена системам управления с одним входом и одним выходом (3180-системам — Я?пя1е-?при~ 31пй?е-Оп1рп1), включая классическое пропорционально-инптегрально-диф4еренцирунлцее (ПИД) регулирование.
Эта часть вместе с первой частью охватывает содержание многих существующих учебных планов основных курсов теории управления. Часть П1: Проектирование 3130-систем управления Эта часть охватывает проблемы проектирования систем управления с одним входом и одним выходом. Мы,считаем многие из этих идей очень важными в практических задачах управления.
В частности, мы полагаем, что глава, в которой говорится об ограничениях, должна быть по возможности во всех вводных курсах. Аналогично и упреждение, и каскадные структуры, о которых говорится в этой части, очень часто используются на практике. Часть 1Ч: Цифровое управление Эта часть охватывает материал, необходимый для понимания цифрового управления. Мы здесь отходим от традиционных подходов к этой теме, рассматривая проблемы поведения системы между моментами квантования. Часть Ч: Продвинутое 3130-управление Эта часть могла бы стать основой углубленного (после начального) курса по системам управления.
Она посвящена основным понятиям, которые затем используются в данной книге для систем со многими входами и многими выходами (М?МО-систем — Мп1с1-?прп1 Мп1с?-Оп1рпФ). Часть Ч1: Основы И!Р?О-управления Эта часть содержит основы для начального курса по системам управления со многими входами и многими выходами. В частности она содержит основы теории М1МО-систем управления.
Здесь также показано, как можно использовать методы Б?80-систем управления для некоторых задач М1МО-проектирования. использование этой книги 17 Часть ЧП: Проектирование М1МО-систем управления Эта часть описывает идеи и средства, которые могут использоваться при проектировании промышленных М1МО-систем. В частности, она включает гпеорию линейного квадратичного оптимального управления и оптимальную фильтрацию.
Эти две темы особенно важны в приложениях. Мы также включаем главу по модельному прогнозирующему управлению, поскольку считаем этот материал важным из-за широкого использования его идей в промышленных приложениях. Часть ЧП1: Продвинутое М!МО-управление Эта заключительная часть книги могла бы быть использована для индивидуального изучения.
Она предназначена для проверки усвоения читателем материала книги, исследуя углубленные вопросы. С другой стороны преподаватели могли бы использовать эту часть, чтобы углубить материал частей У1 и У11 во многих продвинутых курсах по М1МО-системам управления. Использование этой книги Это — всесторонняя книга по проектированию систем управления, которую можно рекомендовать для многих различных курсов. Если она используется для начального курса по системам управления, то неиспользованный материал может быть в дальнейшем с успехом применен в практической деятельности или для написания обзоров.
Если же она используется для продвинутого курса, то ранний материал дает превосходную основу для построения такого курса. Книгу можно использовать для многих различных вариантов курса. Здесь можно выделить следующие варианты. 1. Сигналы и системы Его можно было бы преподавать на основе части 1 книги.
2. Основы теории систем управления Его можно преподавать на основе второй части книги совместно с некоторыми материалами из части 1 (в зависимости от уровня подготовки студентов по сигналам и системам) и некоторыми материалами из части П1. В частности, глава по ограничениям проекта (гл. 8) требует только элементарного знания преобразования Лапласа и дает студентам пони- 18 Предисловие мание тех проблем, которые ограничивают достижимость цели. Это— чрезвычайно важный компонент всех задач проектирования реальных систем управления.
Очень важна практически также и гл. 11, в которой говорится об ограничениях. Наконец, идеи упреждения и каскадных структур, которые рассмотрены в гл. 10, являются существенными в задачах проектирования реальных систем управления. 3. Цифровое управление Этому можно учить на основе части 1Ч. Действительно, мы чувствуем, что наш подход в большей степени направлен на приложения, чем многие из традиционных подходов, в связи с рассмотрением поведения систем между моментами квантования. В различных курсах, читавшихся авторами этой книги, материал по цифровому управлению обычно включался в курс основ теории систем управления.
Это возможно потому, что студенты хорошо подготовлены с помощью курса сигналов и систем, предшествующего курсу систем управления. 4. Продвинутый курс по системам управления Продвинутый курс по системам управления обычно включает введение в проектирование на основе пространства состояний, наблюдателей и обратной связи по переменным состояния.
Этот материал можно преподавать на основе частей Н-ЧП книги. Часть Ч относительно проста и служит мостиком от Я?ЯО-систем (которым главным образом посвящены части 1-1Н) к М1МО-системам (которые в основном описаны в частях Н1 — ЧП1). Мы считаем гл. 22, посвященную оптимальному управлению и фильтрации, очень важной и включили в нее много учебных проектов реальных систем. Важна также и гл. 23, посвященная модельному прогнозирующему управлению, поскольку эта техника широко используется в промышленных системах управления. Двое авторов (Гудвин и Сальгадо)преподавали в Австралии и Южной Америке начальный и продвинутый курсы упомянутого выше типа, используя черновой вариант этой книги.
ФеЬ-сайт Мы создали для поддержки книги комплексный %еЬ-сайт. Он содержит следующую информацию. ттев-саят 19 ° Все приложения (так что этот материал можно читать одновременно с текстом книги). ° Полная поддержка пакета МАТЬАВ (он может быть загружен и использован для воспроизведения всех примеров книги). ° Интерактивные дача-лаборатории (они иллюстрируют материал книги, но могут также использоваться для функционального взаимодействия). ° Избранные решения задач.
(Они позволяют студентам разобраться, как могут быть решены некоторые ключевые задачи. Конечно, преподавателям, которые воспользуются книгой, по их просьбе могут быть высланы копии полного сборника решений, который охватывает весь набор задач книги.) ° Обсуждение в реальном времени (где могут быть подняты и обсуждены темы проектирования систем управления, представляющие общий интерес). ° Секция опечаток (используется, чтобы сообщить подробности о любых ошибках, найденных в книге). ° Расширенные электронные слайды (приблизительно 2500 слайдов доступны для использования с книгой). Нам представляется использование этого материала следующим образом: Для преподавателя Мы полагаем, что поддержка МАТЬАВ и электронные слайды должны быть особенно полезны для преподавателя. Например, было бы возможно преподавать курс, полностью используя имеющиеся ресурсы.
Мы также выяснили, что студенты любят использовать интерактивные лаборатории. Они могут быть показаны в аудитории как часть лекции или даны студентам для улучшения понимания ими материала. Для студента Мы считаем, что электронные слайды хорошо и просто поясняют содержание книги, обходя при этом все ненужные технические трудности.
Даже если ваш преподаватель не использует эти слайды в своих демонстрациях, мы полагаем, что они — превосходное средство для целей изучения. Если вы распечатаете и опишете их, то запоминание материала должно стать легче. Студенты также должны получить удовольствие от Лата-алплетов. Если вы знаете, как с помощью апплетов выполнить 20 Предисловие исследования, это приблизит вас к пониманию предмета.
К %еЬ-сайту можно обращаться по любому из следующих адресов: Ьсср://яви.ртеппа11.сои/явочная асср://свй.пеясавв1е.ейи.аи/сопсго1/ Кроме этого, для связи см. индивидуальные страницы авторов. Обратите также внимание, что ЮеЪ-сайт непрерывно развивается, так что ресурсы будут со временем продолжать расти и совершенствоваться. Ньюкасл, Австралия Вальпараисо, Чили Вена, Австрия Введение Проектирование и функционирование автоматического процесса, предназначенного для обеспечения технических характеристик, таких, например, как прибыльность, качество, безопасность и воздействие на окружающую среду, требуют тесного взаимодействия специалистов различных дисциплин. Сюда входят, например, специалисты по вычислительной технике, технологи, механики, прибористы и разработчики систем управления. Каждая из этих дисциплин рассматривает процесс и управление им со своей точки зрения, так по каждый специалист выбирает свои категории или элементы, в терминах которых он думает относительно автоматической системы.
Специалист по вычислительной технике, например, думает в терминах аппаратных средств компьютера, инфраструктуры сети, операционной системы и прикладного программного обеспечения. Инженер-механик подчеркнул бы механические компоненты, из которых собран процесс; инженер-приборист думал бы в терминах исполнительных механизмов, датчиков и их электрооборудования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
