Контрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления




Скачать 421.97 Kb.
НазваниеКонтрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления
страница1/4
Дата публикации03.01.2014
Размер421.97 Kb.
ТипКонтрольная работа
zadocs.ru > Информатика > Контрольная работа
  1   2   3   4


Уральский технический институт связи и информатики (филиал) Сибирского государственного университета

Телекоммуникаций и информатики

(УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ»)
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
ВАРИАНТ 1
По дисциплине Основы теории управления .

Фамилия Ахлюстина .

Имя Людмила .

Отчество Сергеевна .

Шифр Е071П001 .

Группа П-71 .
Контрольная работа поступила в УРТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ» «_____» ____________________ 200__г.
Методист ________________________________________________
Дата рецензии «____» _____________________ 200____г.

Оценка ________________________________________________
Подпись рецензента ______________________________________

Министерство информационных технологий и связи РФ

Федеральное агентство связи

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики

(УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ»)


Контрольная работа

^

по дисциплине: «Основы теории управления»




Тема: «Математическое описание непрерывных линейных систем автоматического управления»







Вариант 1



Выполнила: ^ Студент группы П-71

Ахлюстина Людмила Сергеевна
Проверила: Преподаватель

Минина Елена Евгеньевна

Екатеринбург, 2009г
СОДЕРЖАНИЕ



ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….………..3

1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ЗАДАЧИ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ..……………….………………………4

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ……….…..…11

2.1. Математические модели объектов управления в обычных и частных производных ………………………………………….………………….…11

2.2. Линеаризация нелинейных моделей объектов управления ……..….….…15

2.3. Различные формы представления линейных математических моделей....19

2.4. Структурированные модели и передаточные функции систем управления......................................................................................................24

2.5. Динамические звенья и структурные схемы систем управления. Правила преобразования структурных схем …………………………………….….27

2.6. Временные характеристики……………..………………….…….…………35

2.7. Частотные характеристики ……………………………….…….….……….38

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.……………………………………..45

ВВЕДЕНИЕ
Развитие современных систем «Человек-Машина» идет по пути дальнейшего возрастания степени автоматизации и роботизации их функционирования. Основной элементной базой таких систем являются автоматические устройства различного рода. Раскрытию теоритических основ исследования автоматов и применению их на практике посвящается много научных трудов.

Создание простейших автоматических устройств относится к глубокой древности. С необходимостью построения автоматических регуляторов столкнулись создатели высокоточных механизмов, в первую очередь – часов. Первые автоматические устройства промышленного значения появились в XVIII веке – изобретение регулятора уровня воды в котле паровой машины Ползунова И.И. и автоматического регулятора скорости вращения вала паровой машины Д. Уайта. Дальнейшее развитие автоматики было связано с целым рядом работ русских и иностранных ученых, работавших в области автоматики и смежных областях.

В данной контрольной работе рассмотрим основные методы автоматического управления с использованием математического описания этих систем в пространстве состояний, а также структурированные модели систем управления, передаточные функции, структурные схемы, временные и частотные характеристики, вопросы наблюдаемости, управляемости и устойчивости одномерных и многомерных систем управления, удовлетворяющих различным критериям качества.


^ 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ЗАДАЧИ ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Управление - это совокупность действий, осуществляемых на основе определения информации и направляемых на поддержание или улучшение функционирования объекта в соответствии с имеющейся программой (алгоритмом) или целью управления.

^ Автоматическое управление - управление, осуществляемое без участия человека.

В соответствии с введенным определением управление можно рассматривать как целенаправленный процесс, протекающий в пространстве и времени и развивающийся в некоторой организованной материальной среде.

Для реализации процесса управления необходимо физическое устройство (объект управления), состояние которого можно изменять путем приложения внешних воздействий и контролировать изменение состояния с помощью информационных устройств (датчиков). Также необходимо иметь цель управления, сформулированную на основе определенных понятий о природе управляемых процессов протекающих в объекте управления (ОУ) и отношений между внешними воздействиями и параметрами этих процессов. Управляемые процессы, протекающие в ОУ, могут иметь различную физическую природу (механические, электрические, химические, биологические, экономические и т.п.). В зависимости от физической природы управляемых процессов различными будут и цели управления. Например, для механических процессов целью управления может быть получение высокого быстродействия, для электрических - управление с минимальными затратами энергии, для химических получение максимального количества продукта с единицы объема, для экономических - получение максимальной прибыли.

Для поддержания нормального протекания управляемых процессов при одновременном достижении цели управления к объекту управления подключается устройство управления (УУ). Основное назначение УУ - выработка управляющих воздействий на ОУ в соответствии с целью управления и его текущим состоянием, определяемым с помощью информационных устройств (датчиков).

Совокупность устройства управления и объекта, обеспечивающих автоматическое управление, называется системой автоматического управления. Таким образом, управление обеспечивает целенаправленное приспособление системы управления к внешним воздействиям. Независимо от физического характера системы управления, процессы управления протекающие в ней подчиняются некоторым общим закономерностям и характеризуются сходными явлениями. Эти закономерности и явления изучает кибернетика - наука об управлении динамическими системами. Кибернетика состоит из двух греческих слов "кибер" - над и "натиус" - моряк. Буквально "кибернатиус" - старший над моряками. Впервые слово кибернетика было употреблено русским ученым Богдановым, который рассматривал эту науку применительно к управлению человеческим обществом. В 1948 году Н. Винер в своей книге "Кибернетика или управление и связь в животном и машине" придал этому термину современное понятие. Кибернетику определяют также как науку о способах восприятия, передачи, хранения, переработки и использования информации. Современная кибернетика состоит из ряда разделов представляющих собой самостоятельные научные направления. Теоретическое ядро кибернетики составляют теория информации, теория алгоритмов, теория автоматов, исследование операций, теория автоматического управления, теория распознавания образов. Управлением техническими системами занимается техническая кибернетика, которая включает в себя теорию автоматического управления, теорию оптимальных систем, адаптивных и обучающих систем, теорию надежности. Главная задача технической кибернетики синтез технических систем управления, обеспечивающих достижение требуемых показателей качества, характеризующих их функционирование. Основной математический аппарат технической кибернетики: теория дифференциальных уравнений, функциональный анализ, вариационное исчисление, математическое программирование, математическая логика, теория графов, теория вероятностей.

Структура системы управления выглядит следующим образом.



На рисунке приняты следующие обозначения:

  • U- независимые переменные (управляющие координаты или величины), вырабатываемые устройством управления (УУ);

  • X - зависимые переменные (обобщенные или фазовые координаты), которые однозначно характеризуют состояние управляемого процесса в любой момент времени;

  • Y – вторичные, измеряемые переменные (управляемые координаты), которые в процессе управления измеряются и используются для оценки качества функционирования системы управления;

  • f - внешние неконтролируемые переменные (возмущающие воздействия), отклоняющие Y от заданных значений.

В структурной схеме реализуется фундаментальный принцип управления - принцип обратной связи, когда информация с выхода объекта после соответствующей обработки в устройстве управления поступает на его вход. Причем управляющие воздействия, подаваемые на вход объекта, вычисляются таким образом, чтобы обеспечить достижения заданной цели управления и скомпенсировать неблагоприятные изменения управляемых координат Y при неконтролируемом действии внешних возмущений f.

Функциональная зависимость, устанавливающая взаимосвязь между регулируемыми и регулирующими координатами объекта, называется законом управления. Закон управления может быть записан в виде

U = F(Y) (1)

Используемые в настоящее время в качестве УУ микропроцессоры и микроЭВМ позволяют легко реализовать самые разнообразные виды законов управления как функции U = F(Y) , добиваясь желаемого характера управляемых процессов, протекающих в ОУ, не внося в него каких-либо конструктивных или технологических изменений.

Выбор конкретного закона управления будет определяться свойствами и характеристиками ОУ, целью управления и ограничениями накладываемыми на координаты объекта.

Экспериментально определяемые характеристики ОУ и теоретические исследования особенностей, управляемых процессов, протекающих в нем, позволяют создавать математические модели объектов управления в виде системы дифференциальных уравнений с обычными и частными производными от его обобщенных (фазовых) координат.

DΦ(X,U, f, a, l, t) = Ψ(l, t), где (2)

  • D - символ дифференцирования функции Ф по пространственной координате l и времени t ;

  • параметры модели.

Как правило, цель управления задается в виде целевой функции I(X,U) от управляемых и обобщенных координат объекта

I = I(Y,U) (3)

Ограничения на координаты объекта задаются в виде неравенств



Если в процессе управления для целевой функции ^ I(X,U) обеспечивается экстремум, то управление в этом случае называют оптимальным, а систему управления оптимальной. В том случае если I(X,U) зависит от времени, или остается постоянной не достигая экстремума, то управления называют программным или стабилизирующим.

Если в качестве целевой функции используют управляемые координаты Y, т.е. I = I(Y) , то имеет место автоматическое регулирование, а не управление. Автоматическое регулирование является частным случаем автоматического управления.

В зависимости от конкретного вида выражений (1) - (3) можно выделить следующие основные классы систем автоматического управления.

Наиболее важным классификационным признаком систем управления является математическое описание их поведения, задаваемое с помощью выражения (2). По этому признаку все системы делятся на:

  • системы с распределенными координатами. Описываются дифференциальными уравнениями в частных производных, размерность вектора фазовых координат X бесконечна;

  • системы с сосредоточенными параметрами. Описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями, размерность вектора фазовых координат X конечна. Если Y вектор, то имеем многомерную систему, если Y - скаляр - одномерную;

  • нелинейные системы. Описываются нелинейными дифференциальными уравнениями (обыкновенными и в частных производных);

  • линейные системы. Описываются линейными дифференциальными уравнениями (обыкновенными и в частных производных);

  • непрерывные системы. Описываются дифференциальными уравнениями, решения которых являются непрерывными функциями времени;

  • дискретные системы (импульсные и цифровые). Описываются разностными уравнениями, решение которых - дискретные функции времени.

Вторым по важности признаком классификации является принцип управления. По этому признаку различают:

  • системы с обратной связью, или системы, реализующие принцип управления по отклонению. В таких системах регулирующая величина ^ U является некоторой функцией от ошибки системы, определяемой как отклонение вектора регулируемых координат Y от заданного значения q;

  • системы с компенсацией возмущений, или системы, реализующие принцип управления по возмущению. В таких системах регулирующая величина U является функцией от каких-либо компонент вектора возмущающих воздействий f , причем вид функциональной зависимости U = F(f ) определяется из условия частичной или полной компенсации действующих возмущений f на регулируемую величину Y;

  • комбинированные системы управления, в которых одновременно реализуются принципы управления по отклонению и возмущению.

Третьим классификационным признаком является вид закона управления (1). По этому признаку различают:

  • системы с линейными законами управления (регулирования), когда управляющее воздействие U является линейной комбинацией от регулируемых величин Y, а также их производных и интегралов;

  • системы с нелинейными законами управления;

  • системы экстремального и оптимального управления, обеспечивающие экстремум (максимум или минимум) целевой функции (2);

  • системы адаптивного управления, изменяющие параметры закона управления (самонастраивающиеся системы), или сам закон (самоорганизующиеся системы) в зависимости от изменения параметров объекта управления.

Четвертым классификационным признаком является характер цели управления (2), в соответствии с которым все системы делятся на:

  • системы стабилизации, у которых целевая функция постоянна I(Y,U) const ;

  • системы программного управления, у которых целевая функция зависит от времени I(Y,U) = f (t) ;

  • системы оптимального управления, у которых целевая функция в процессе управления достигает экстремума I(Y,U) = min(max) .

Основными задачами теории автоматического управления являются задачи анализа и синтеза систем управления.

В задаче синтеза требуется найти закон управления удовлетворяющий условиям (1) при заданных характеристиках и параметрах ОУ.

В задаче анализа необходимо по заданным закону управления и параметрам ОУ проверить выполнение условия (1).

Решение этих задач в рамках современной теории автоматического управления включает в себя:

  • получение математических моделей объекта управления в пространстве состояний или в виде моделей вход-выход;

  • оценивание и идентификацию параметров математических моделей;

  • оценку наблюдаемости, управляемости, идентифицируемости и адаптируемости объекта управления;

  • применение методов оптимального и адаптивного управления для нахождения закона управления;

  • проверку устойчивости системы автоматического управления;

  • определение качества процессов управления в соответствии с выбранной целевой функцией.

  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Контрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления iconКонтрольная работа выполняется в рамках изучаемого курса
Контрольная работа оформляется в тетради или на отдельных листах формата А4, сшиваемых скобками. В начале работы указывается вариант....

Контрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления iconКонтрольная работа по дисциплине «Теория управления»
Контрольная работа по дисциплине «Теория управления» специальности «Государственное и муниципальное управление»

Контрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления iconМетодические рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине «основы теории управления»
Методические указания предназначены для студентов, изучающих дисциплину «Основы теории управления» ивыполняющих, согласно учебному...

Контрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления iconМетодические рекомендации по выполнению курсовой работы по дисциплине «основы теории управления»
Методические указания предназначены для студентов, изучающих дисциплину «Основы теории управления» ивыполняющих, согласно учебному...

Контрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления iconКонтрольная работа по дисциплине «Политология»
Контрольная работа – обязательная форма отчетности студента по политологии. Она является допуском к экзамену. Самостоятельно выполненная...

Контрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления iconКонтрольная работа по дисциплине «Политология»
Контрольная работа – обязательная форма отчетности студента по политологии. Она является допуском к экзамену. Самостоятельно выполненная...

Контрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления iconКонтрольная работа по дисциплине «Римское право»
Объем работы- 15-17 страниц А4, шрифт-14, интервал-1 Вариант определяется по последней цифре шифра студента

Контрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления iconКонтрольная работа предполагает выполнение нескольких практических...
Варианты заданий для написания контрольной работы по дисциплинам «основы делопроизводства», «документирование управленческой деятельности»,...

Контрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления iconКонтрольная работа состоит из 5-ти вопросов
Основной формой контроля самостоятельного изучения студентами мидо бнту курса экономической теории является контрольная работа

Контрольная работа вариант 1 По дисциплине Основы теории управления iconКонтрольная работа состоит из 4-х вопросов
Основной формой контроля самостоятельного изучения студентами мидо бнту курса экономической теории является контрольная работа

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов