Основні поняття і визначення
Тема 2. Лінійні системи.
1. Основні поняття і визначення
2. Лінійні динамічні системи. Лінійні оптимальні швидкодії. Керованість лінійних систем. Критерій Калмана.
3. Принцип максимуму Понтрягіна. Стійкість лінійних систем. Методи аналізу стійкості лінійних об'єктів і систем. Статистичні методи дослідження лінійних систем.
Основні поняття і визначення
Завдання автоматизації полягає в здійсненні автоматичного управління різними технічними процесами. Будь-який технологічний процес можна розділити на ряд простіших нерівнозначних складових, але зв'язаних між собою процесів. У зв'язку з цим говорять, що в технологічному процесі виділяють робочі операції, тобто дії, безпосереднім результатом яких є необхідна обробка матеріалу, енергії, інформації, і операції управління, що забезпечують додання в потрібні моменти потрібних режимів, напрямів і тому подібне.
Робочі операції зв'язані з витратами енергії, і, якщо вони виконуються людиною, то на їх виконання витрачається його фізична сила. На операції управління витрачається інтелектуальна праця людини, і ці операції вимагають певної кваліфікації виконавця.
Заміна праці людини в робочих операціях роботою машин і механізмів називається механізацією.
Сукупність операцій управління утворює процес управління. Таким чином, під управлінням розуміють таку організацію того або іншого процесу, яка забезпечує досягнення певної мети.
Заміна праці людини в операціях управління діями технічних пристроїв, що управляють, називається автоматизацією. Технічний пристрій, що виконує операції управління без безпосередньої участі людини, називається автоматичним пристроєм.
Сукупність технічних засобів, що виконують даний процес, є об'єктом управління.
Сукупність засобів управління і об'єкту утворює систему управління. Система, в якій всі робочі операції і операції управління виконують автоматичні пристрої, називається автоматичною. Система, в якій автоматизована тільки частина операцій, інша ж їх частина зберігається за людьми, називається автоматизованою (частково автоматичною).
Окремим випадком управління є регулювання. При регулюванні координати процесу (тиск, температура, витрата, положення і ін.) підтримуються на заданому значенні з допомогою спеціальних пристроїв - автоматичних регуляторів. Сукупність регульованого об'єкту і автоматичного регулятора утворює систему автоматичного регулювання. Об'єкти регулювання і управління по своїй фізичній природі вельми різноманітні, але принципи побудови систем управління і методи їх дослідження одні і ті ж.
Для наочного схематичного зображення системи автоматичного управління (регулірованія) використовують структурні схеми, в яких окремі елементи системи зображаються у вигляді прямокутників, а зв'язки між елементами - лініями із стрілками, що показують напрям передачі сигналу (мал. 1.1).
Основними елементами системи автоматичного регулювання є об'єкт і регулюючий пристрій (регулятор).
Будь-який елемент системи характеризується вхідною координатою (сигналом) x(t) і вихідною координатою у(t), яка залежить від вхідного сигналу. У свою чергу вхідна координата може носити обурюючий характер, що управляє (регулюючий). Обурюючу дію (обурення) xв(t) викликає відхилення керованої (регульованою) координати від заданого значення. U(t) (регулююче xр(t)) дія, що управляє, служить для підтримки керованої (регульованою) координати у(t) відповідно до деякого закону управління (підтримка регульованої координати на заданому рівні) (мал. 1.2).
Об'єктами управління є в процесах хімічної технології - механізми, машини і апарати, в яких протікають технологічні процеси (подрібнення, перемішування, кристалізація, сушка і ін.); виробництва сірчаної кислоти, автомобільних шин і т.п.; підприємства - заводи, фабрики і цілі галузі - хімічна, нафтопереробна і тому подібне