1.1 Введение

Дисциплина: Системы автоматического управления

Почти все беспилотные аппараты основаны на системах автоматического управления

Программное обеспечение которое умещается в чипе может включать себя управление механизмами беспилотного аппарата, работа с изображениями и передача по радиосвязи

Вот этот курс является введением к тому, что мы будем делать в след. семестре, а именно программирование микроконтроллеров

Какие программные средства потребуются: MathLab V3.5

Автоматическое управление - целенаправленно воздействие Осуществляющее функционирование объекта в соответствии с программой и целью выполнения и выполняемое с помощью автоматических устройств

Автоматическое управление осуществляется без участия человека

Автоматизированное управление осуществляется под контролем человека

Многомерные САУ имеют задающее воздействие в виде нескольких компонент и состояние объекта характеризуется векторов выходных координат

Структурная схема многомерной САУ

!Pasted image 20240902142008.png

Uз - вектор задающего воздействия
U - вектор управления
X - выходные координаты объекта
Fe - вектор возмещающего воздействия
Uоб - Вектор обратных связей
УУ - устройство управления
УОС - устройство обратной связи
ОУ - обрабатывающее устройство

Это структурная схема многомерной системы. Она описывается векторами, ну а мы с вами будет на лабах будем использовать одномерные системы

Одномерные САУ это такие САУ которые имеют одно задающее воздействие X и одну выходную координату Xт

Структурная схема одномерной САУ
!Pasted image 20240902142859.png
!img-4_44fS.png

ОУ - объект управления
ИМ - исполнительный механизм
Рег - регулятор
ИУ - исполнительное устройство

Совокупность объектов управление и регулятора образует систему автоматического регулирования.
Обратные связи САР (системы автоматического регулирования) способствуют формированию статических и динамических характеристик системы.
Главная обратная связь подает информацию с выхода объекта регулирования на вход САР
Одноконтурная САР это система имеющая только одну главную обратную связь.
Если имеются дополнительные обратные связи по переменным состояния, то они образуют многомерные САР.
Обратная связь считается положительной, если она прибавляется к задающему воздействию.
Обратная связь считается отрицательной, если она отнимается от задающего воздействия.

1.2 Классификация САУ

Основные классификационные признаки

  1. Цель управления
  2. Характер зависимости выходных координат от входных
  3. Способ управления
  4. Характер информации об управляемом процессе
  5. Принцип формирования сигналов

Разберем подробно

  1. Классификация по цели управления
    1. Системы автоматической стабилизации
    2. Системы воспроизведения движения
    3. Следящие программы
  2. Классификация по характеру зависимости выходных координат от входных
    1. Линейные системы
    2. Нелинейные системы
  3. Классификация по способу управления
    1. Разомкнутые системы
    2. Замкнутые системы
    3. Статические системы
    4. Астатические системы
  4. Классификация по характеру информации об управляемом процессе
    1. Системы с полной начальной информацией
    2. Системы с неполной начальной информацией
  5. . Классификация по принципу формирования сигналов
    1. Дискретные системы
      1. Релейные системы
      2. Импульсные системы
      3. Цифровые системы
    2. Линейные системы

Структурная схема систем автоматической стабилизации
!Pasted image 20240902150430.png

X(t)→constUз=const

Цель: поддержание выходной координаты при воздействии возмущающих воздействий

Следящие системы:
Uз - неизвестно

Нелинейная система содержит хотя бы один нелинейный элемент при прохождении переменной

Линейная система не содержит нелинейных элементов при прохождении переменной

Разомкнутая система имеет структурную схему:

!Pasted image 20240902150937.png

Разомкнутая система не имеет обратной связи
Замкнутая система имеет обратную связь

Структурная схема замкнутой САУ
!Pasted image 20240902151158.png

K1- внутренний контур
K2 - внешний контур (главная обратная связь)

Замкнутые системы бывают статические и астатические

В статических системах при наличии возмущающего воздействия Fв имеется отклонение

X≠Xз$$В∗∗астатическихсистемах∗∗нетошибки$$X=Xз

Несмотря на то, что сейчас все системы управления реализуются на управляющих компьютерах, мы все равно к ним принимаем непрерывный подход, хотя сигналы меняют в них дискретно и по времени, и по величине

Различают квантование по времени, квантование по уровню и квантование по времени и уровню

Дискретные сигналы:
1. Квантование по времени
!Pasted image 20240902151835.png
2. Квантование по уровню
В управляющем компьютере имеется фиксированная разрядная сетка (к примеру 8-разрядный компьютер)
!Pasted image 20240902152109.png
Квантование по уровню получается за счет того, что разрядная сетка в компьютере имеет фиксированный размер, то есть дискретность для 8-и разрядного получается 1/256. А для 16-ти разрядного 1/65535
3. Квантование по времени и уровню
Сущность такова. Опять же происходит дискретизация сигнала измерения в дискретные моменты времени. Измерение разбивается на кванты времени. Измерение сигнала X(t) производится в дискретные моменты времени (квантование по времени)
$$\Delta = T_i - T_i - 1 = const$$
Но выходная координата квантуется по уровням
!Pasted image 20240902152506.png
Xi - цифровые коды.

Считается что сигнал цифровых кодов непрерывный. И к ним можно применять методы непрерывного управления