Теория автоматического управления

Рассматриваемые вопросы:

История возникновения теории автоматического управления
Основные понятия и определения
Принципы управления
Классификация систем автоматического управления
Основные задачи теории автоматического управления

История развития систем с обратной связью начинается с с античных времен, когда человек стал обрабатывать материалы, изменяя их форму и свойства:
обработка металла
изготовление военных доспехов
водяные часы для измерения времени
ветряные и водяные мельницы
механизмы для управления дверями в храмах
Современные промышленные производства имеют сложные системы управления, работа которых является критическим фактором их успешного функционирования.

Возникновение и развитие систем с обратной связью имело огромное значение для развития современного общества.
Например, изобретение регулятора Уатта имело определяющее влияние на темпы промышленной революции в Англии.
Функционирование современных технических систем (самолеты, ракеты, высокоскоростные поезда, CD проигрыватели, … ) невозможно без сложных систем управления.

Обратная связь является основным механизмом (способом) поддержания состояния равновесия (гомеостазис) в технических системах,
в живой природе,
в социальных системах

Гомеостазис - (отгреч. homoios - подобный и stasis - состояние) --стремление и способность системы сохранять равновесное состояние.

Ч. Дарвин – применение принципа обратной связи для анализа эволюции форм жизни в природе.
И. Павлов - применение принципа обратной связи для объяснения механизма формирования условных рефлексов.
Винер, (Wiener) 1948 - применение принципа обратной связи для объяснения механизма гомеостазиса живых организмов.
К.Маркс - применение принципа обратной связи для анализа закономерностей развития капиталистического производства

1-2 тысячи лет назад - поплавковый регулятор уровня воды для водяные часы
И.И.Ползунов, 1765 - автоматический поплавковый регулятор уровня воды в котле паровой машины

Гюйгенс, 1657 - маятниковый регулятор хода часов с температурной компенсацией длины маятника на основе применения металлов с различным коэффициентом температурного расширения

Регуляторы хода водяных мукомольных мельниц с центробежными маятниковыми элементами применялись начиная со средних веков

Д.К.Максвелл (J.C. Maxwell), 1866, статья «О регуляторах»
И.А.Вышнеградский , 1876, статья «Об общей теории регуляторов»
И.А.Вышнеградский , 1877, статья «О регуляторах прямого действия»
V. Volterra, 1931 - математический анализ гомеостазиса двух популяций рыб в замкнутом пруду

Система управление толщиной ленты на
прокатном стане

Цель управления
Устройство управления (УУ), регулятор

Управление - воздействие на объект управления с целью изменения его поведения нужным образом.

Автоматическое управление (регулирование) – обеспечение заданного состояния регулируемых переменных (выхода) автоматически с помощью технического устройства (регулятора).

Недостатки:
Необходима полная информация о модели ОУ
2. Невозможно устранить влияние возмущений

Недостатки:
Необходима полная информация о модели ОУ
2. Требуется измерение возмущающих воздействий

Достоинства:
Управление при неполной информации о модели ОУ
2. Не требуется измерение возмущающих воздействий

Наиболее распространенные регуляторы: электрогидравлические регуляторы и электропневматические регуляторы

1. Регулятор прямого действия

2. Регулятор непрямого действия

(измерительное устройство непосредственно действует на регулирующий элемент в САУ)

Сигнал с измерительного устройства поступает на гидравлический усилитель, который перемещает регулирующий элемент (игла перепуска топлива)