Praha technic/(4 -+ (/T'ERATU"'P. ))I~~

Transkript

1 Jaroslav Baláte Praha technic/(4 -+ (/T'ERATU"'P

2 ZÁKLADNí OZNAČENí A SYMBOLY 13 O KNIZE 24 1 SYSTÉMOVÝ ÚVOD PRO TEORII AUTOMATICKÉHO iízení VYMEZENí POJMU - SYSTÉM DEFINICE SYSTÉMU CHOV ÁNí SYSTÉMU STRUKTURA SYSTÉMU ZMENY CHOV ÁNí SYSTÉMU TRíDENí SYSTÉMU KYBERNETICKÝ SYSTÉM MODELOVÁNí, IDENTIFIKACE A SIMULACE 41 2 TEORIE LlNEÁRNí REGULACE ANALÝZA Linearizace Linearizace tečnou rovinou, Linearizace metodou minimálních kvadratických odchylek Laplaceova transformace Definiční vztahy Základní vlastnosti Laplaceovy transformace Heavisideuv rozvoj Zpusob použití L transformace Popis statických a dynamických vlastností systému Popis systému lineární diferenciální rovnicí Prenos systému Prechodová funkce a prechodová charakteristika systému Impulzová funkce a impulzová charakteristika systému Kmitočtový prenos, Amlitudo-fázová kmitočtová charakteristika v komplexní rovine 84 6 J BALÁTE: AUTOMATICKÉRíZENí i~

3 , Kmitočtové charakteristiky v logaritmických souradnicích Vniti'ní popis dynamických vlastno;>tí systému " Poloha pólu a nul prenosu Typové dynamické členy regulačních obvodu Základní dynamické členy Fyzikální realizovatelnost členu regulačních obvodu Dynamické členy s minimáiní fází Bloková algebra Regulované soustavy Proporcionálníregulované soustavy " Integrační regulované soustavy Regulované soustavy sneminimáiní fází Regulované soustavy s dopravním zpoždením Jednoduché metody identifikace regulovaných soustav Úprava prenosu regulovaných soustav Reg ulátory Dynamické vlastnosti spojitých regulátoru Staviteiné parametry regulátoru Významzpetné vazby u spojitých regulátoru " Charakteristika činnosti spojitých regulátoru Interakce konstant regulátoru Nespoj ité regulátory Regulační obvod Stabilita regulačního obvodu Kritéria stability Algebraická kritéria stability Kmitočtová kritéria stability Oblast stability regulačních obvodu Oblast stability jednoho nastaviteiného parametru Oblast stability v rovine dvou nastaviteiných parametru Presnost regulace 21 O 2113 Citlivostní analýza struktury rízení Otevrená struktura - systém ovládání Uzavrená struktura - systém regulace 216 m J BALÁTE: AUTOMATICKÉRíZENi 7

4 22 SYN TÉZA Charakteristika syntézy Volba struktury regulátoru k dané regulované soustave Jakost regulačního pochodu Posouzení jakosti regulačního pochodu ze stupne stability Metoda kritického zesílení regulátoru (metoda Ziegler-N icholsova) Serízení regulátoru na základe znalosti pi'echodové charakteristiky regulované soustavy Sei'ízení regulátoru podie funkcí standardního tvaru Kritérium jakosti regulace podie funkcionálu odchylky (integrální kritéria) Sei'ízení regulátoru podie optimálního modulu Kmitočtové metody syntézy Sei'izování analogových regulátoru metodou požadovaného modelu (metodou inverze dynamiky) Rozvetvené jednorozmerové regulační obvody Regulační obvod s pomocnou regulovanou veličinou Regulační obvod s pi'ii'azením poruchové veličiny Regulační obvod s pomocnou akční veličinou Regulačni obvod s modelem regulované soustavy Sdružené rozvetvené jednorozmerové regulační obvody Shrnutí servomechanizmy Úvod Typy servomechanizm u Vlastnosti servomechanizm u Korekce servomechanizmu Shrn utí Mnohorozmerové regulační obvody Popis mnohorozmerových regulovaných soustav Autonomnost a invariantnost Stabilita mnohorozmerových regulačních obvodu Dvourozmerový regulační obvod; popis, syntéza Syntéza vazebních a korekčních člen u mnohorozmerových obvodu J BALÁTE: AUTOMATICKÉŔIZENí ~

5 Náhrada vícerozmerového regulačního obvodu jednorozmerovými rozvetvenými r:gulačními obvody 339,, 3 31 TEORIE ÚVOD NELlNEÁRNí REGULACE TYPY NELIN EARIT PREHLED METOD REŠENí NELlNEÁRNíCH REGU LAČNíCH OBVODU METODA STAVOVÉ ROVINY (PROSTORU) Matematický model Odvození diferenciální rovnice stavové trajektorie Souvislost stavové trajektorie systému s prubehem výstupní veličiny y(t) Grafické konstrukce stavové trajektorie Metoda izoklín " Metoda použitímpomocných ki'ivekx1=-g(x2>a x2=f(x1> Stavový prostor Vyjádrení času ve stavové rovine Ustálené stavy nelineárních systému Základní tvary stavových trajektorií pro ruzné typy singulárních bodu STABILITA NELlNEÁRNíCH REGULAČNíCH OBVODU Základní pojmy Metoda ekvivalentního prenosu Popovovo kritérium stability DISKRÉTNí SYSTÉMY RíZENí Popis diskrétního regulačního obvodu Vzorkování Tvarování vzorkovaných signálu Z Transformace ~äe~ m J BALÄTE: AUTOMATICKÉRlzENí 9

6 441 Definiční vztahy a základní vlastnosti Príklady výpočtu prímé a zpetné Z transformace Pfímá Z transformaee Zpetná Z transformaee "'''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 443 Modifikovaná Z transformace - Z : 438 E 45 LlNEÁRNí DIFERENČNí ROVNICE A JEJ ICH REŠENí DISKRÉTNí LlNEÁRNí DYNAMICKÉ SYSTÉMY Diferenční rovnice systému Diskrétní prenos (Z-prenos) Diskrétní impulzní funkce a charakteristika Diskrétní prechodová funkce a charakteristika Souvislost mezi diskrétními prechodovými a impulzními funkcemi Podmínky fyzikální realizovatelnosti BLOKOV Á ALGEBRA V DISKRÉTNíCH OBVODECH Príklady ilustrující zapojení bloku diskrétních obvodu Z-prenos spojite pracující části diskrétního regulačního obvodu Výpočet Z-prenosu rízení diskrétního regulačního obvodu STABILITA DISKRÉTNíCH SYSTÉMU ALGORITMY RíZENí Regulátory s pevne danou strukturou Číslicové PIO ~ PSO regulátory Potlačení šumu v signálech diskrétního regulačního obvodu Ooplňující funkce praktických realizací regulátoru výpočtové postupy pfi analýze a syntéze diskrétních regulačních obvodu s číslicovým regulátorem Sefizování číslicových regulátoru z kritických hodnot regulátoru a z prumhu pfechodových charakteristik regulované soustavy Sefizování číslicových regulátoru metodou požadovaného modelu (inverze dynamiky) J BALÁTE: AUTOMATICKÉRíZENí ~ 427

7 492 Obecný lineární regulátor Algebraické metody rízení : Vybrané operace s polynomy Delení polynomu Faktorizace polynomu Diofantická rovnice a jeji i'ešení Rešení diofantickérovnice na základe nejvetšího společného de/itele dvou polynomu Rešení diofantickérovnice metodou neurčitýchkoeficientu Speciálnífešení x, y minimalizující stupeňpolynomuy Zpetnovazební obvod a jeho stabilita POPIS SYSTÉMU VE STAVOVÉM PROSTORU STAVOVÝ MODEL SYSTÉMU URČENí STAVOVÉHO MODELU JEDNOROZMÉROVÉHO SYSTÉMU Z DIFERENCIÁLNí ROVNICE RESP Z PRENOSU NEBO Z ROVNICE DIFERENČNí Diferenciální rovnice neobsahuje derivace vstupní funkce Diferenciální rovnice obsahuje derivace vstupní funkce " MNOHOROZMÉROVÉ SYSTÉMY Soustava diferenciálních rovnic spojitého lineárního mnohorozmerového dynamického systému Určení stavového modelu ze soustavy diferenciálních rovnic spojitého lineárního dynamického systému URČENí PRENOSOVÉ MATICE SYSTÉMU ZE STAVOVÉHO MODELU Pro jednorozmerový systém REŠENí ROVN IC STAVOVÉHO MODELU Rešení autonomních (volných) systému Rešení neautonomních systému 571 ~ J BALÁTE: AUTOMATICKÉRíZENí 11

8 56 REŠENí STABILITY SYSTÉMU STAVOVÉ REGULÁ TORY NEKTERÉ VLASTNOSTI SYSTÉMU Dosažitelnost a riditelnost Pozorovatelnost a rekonstruovatelnost Kanonický rozklad Vzájemná spojení stavových modelu dílčích systému Paraleiní zapojení Sériové zapojení Antiparalelní zapojení RíZENí NELlNEÁRNíHO PODSYSTÉMU METODOU AGREGACE STAVOVÝCH PROMENNÝCH Modely standardních nelineárních podsystému Návrh nerobustního ľízení : Návrh robustního ľízení 6 DOPLNKY O 61 DEFINIČNí VZTAHY A ZÁKLADNí VLASTNOSTI LAPLACEOVY A Z TRANSFORMACE ZÁKLADNí SLOVNíK LAPLACEOVY A Z TRANSFORMACE ZÁKLADNí SLOVNíK MODIFIKOVANÉ ZE TRANSFORMACE POTREBNÉ POZNATKY Z MATICOVÉHO POČTU 630 DOSLOV 641 LITERATURA REJSTRíK J BALÁTE: AUTOMATICKÉRfZENí ~