Предисловие. 
Теория автоматического регулирования

Теория автоматического управления изучается во всех технических вузах мира, по этой дисциплине издано множество учебников и учебных пособий. Однако развитие современной техники и совершенствование технологий производства вызвали появление новых специфических классов динамических объектов, а также ужесточили требования, предъявляемые к поведению систем управления. Начиная с 1960;х гг. активно разрабатываются соответствующие способы анализа и синтеза систем, которые не нашли отражения в классической теории управления и составляют основу так называемой современной теории управления.

Несмотря на относительно большое число научных публикаций по данным вопросам, в учебной литературе методы расчета регуляторов для современных систем управления представлены недостаточно полно. Именно это обстоятельство и послужило причиной написания данной книги. Она подготовлена на основе лекций по соответствующему учебному курсу, который на протяжении многих лет вели авторы на кафедре автоматики Новосибирского государственного технического университета (НГТУ). В оригинальном курсе лекций центральным разделом, который определяет логику изложения остальных, является синтез систем управления. Этот подход сохранен и в представленной книге, материал которой излагается таким образом, чтобы соблюдался логический переход от простых вопросов к более сложным.

Процедуру расчета регуляторов для соответствующего класса систем иллюстрируют примеры, помещенные в конце каждой главы. Материал книги представлен в удобной для использования в учебном процессе форме. С этой целью в нее были добавлены задачи для самостоятельного решения. Все это позволяет использовать учебник не только при самостоятельном изучении дисциплины, но и на практических занятиях.

Поскольку изложение материала в основном базируется на описании динамических систем в пространстве состояний, предполагается, что читатели знакомы с основными положениями линейной алгебры. При исследовании свойств линейных систем управления используется также аппарат передаточных функций и частотных характеристик.

В книге приведены оригинальные научные результаты авторов, такие как условия разрешимости задач синтеза, операторная процедура модального метода расчета линейных систем, синтез нелинейных систем, применение метода разделения движений для расчета регулятора нелинейных систем, устройство оценки частной производной, способ организации автоматического движения к экстремуму и некоторые другие.

Материал книги организован следующим образом.

В первой главе приведены основные понятия и определения дисциплины.

Вторая глава содержит способы описания элементов систем управления, а также процедуру получения математической модели объекта.

В третьей главе представлены простейшие звенья автоматических систем и правила составления из них сложных структур.

Четвертая глава посвящена исследованию основного качественного свойства систем автоматического управления — устойчивости.

В пятой главе приведены оценки качества переходных процессов и способы их получения на базе различных динамических характеристик.

В шестой главе исследованы условия разрешимости задачи синтеза и подробно описаны две основные процедуры расчета линейных систем управления, даны рекомендации по реализации регулятора.

Седьмая глава содержит динамические характеристики нелинейных систем.

В восьмой главе приведены основные понятия и определения устойчивости нелинейных систем, а также способы анализа их устойчивости.

Девятая глава посвящена анализу процессов в нелинейных системах. Здесь кроме метода фазовой плоскости и метода гармонического баланса представлен метод разделения движений.

Десятая глава содержит материал по синтезу регулятора для нелинейных систем, отражающий авторский взгляд на данную проблему.

Одиннадцатая глава знакомит читателя с основными подходами к анализу и синтезу автоматических систем поиска экстремума и содержит научные результаты авторов в этой области. Следует отметить, что здесь рассматриваются системы, в которых объект управления наряду с динамической частью содержит статическую экстремальную характеристику.

В двенадцатой главе представлены формализованная постановка задачи и методы синтеза оптимальных и субоптимальных систем.

Основные теоретические положения и процедуры синтеза для каждого из представленных типов систем управления иллюстрируют примеры расчета. В конце каждой главы приведены задачи для самостоятельного решения. Обращаем внимание на то, что во всех примерах и задачах приводимые математические модели используются с относительными переменными.

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать

• • основные положения теории управления;
• • принципы и методы построения и преобразования моделей систем управления;
• • методы расчета линейных и нелинейных систем при детерминированных и случайных воздействиях;

уметь

• • применять принципы и методы построения моделей, методы анализа и синтеза при создании и исследовании средств и систем управления;
• • осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования систем управления;
• • выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием;

владеть

• • принципами и методами анализа и синтеза систем и средств автоматизации и управления;
• • навыками расчетов и проектирования отдельных блоков и устройств систем управления.

Авторы выражают благодарность доктору технических наук, профессору А. М. Малышенко и доктору технических наук, профессору Ю. Н. Золотухину за рецензирование книги, а также полезные советы и замечания по улучшению ее содержания.

Отдельные вопросы, вошедшие в учебник, обсуждались на научном семинаре «Синтез систем управления» при кафедре автоматики НГТУ, всем участникам которого авторы выражают свою глубокую признательность.

Все замечания и пожелания читателей по содержанию книги авторы примут с благодарностью и просят направлять, но адресу e-mail: Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script и Этот адрес e-mail защищен от спам-ботов. Чтобы увидеть его, у Вас должен быть включен Java-Script.