ТАУ - научно техническая дисциплина

ПРЕДИСЛОВИЕ К САЙТУ

Теория автоматического управления - это научная дисциплина, которая возникла сравнительно недавно, хотя отдельные устройства, работавшие без участия человека, были известны с глубокой древности.

Появившиеся в результате первого промышленного переворота в Европе в конце XVIII века регуляторы (1765 г. - регулятор уровня И.И. Ползунова, 1784г. - регулятор скорости паровой машины Д. Уатта) были предназначены стабилизировать работу технических устройств при действии внешних факторов из окружающей среды. Очень эффективным способом оказалось использование отрицательной обратной связи, которую в XIX веке вводили еще полуинтуитивно, и без соответствующих расчетов это не всегда давало нужный эффект. Часто вместо предполагаемого улучшения работы применение регуляторов с отрицательной обратной связью приводило к неожиданному типу технических явлений: неустойчивости, склонности к генерации новых движений.

Для изучения этих явлений потребовались соответствующие методы, которые не только объясняли бы необычные свойства, но и позволяли усмотреть общие закономерности поведения регуляторов. Их основы были изложены в появившихся в конце XIX века первых работах “о регуляторах” английского физика Д. Максвелла (1866 г.) и русского инженера И.А. Вышнеградского (1876, 1877 гг.).
Бурное развитие новой теории началось с появлением электротехнических, в частности, электромашинных систем и систем радиоавтоматики. До сих пор классическим примером систем автоматического управления является система регулирования скорости электрической машины. В последствии оказалось, что методы теории автоматического управления позволяют объяснить работу объектов различной физической природы: в механике, энергетике и т.д., то есть везде, где можно усмотреть обратную связь. Все методы объединяет одна общая задача: обеспечить необходимую точность и удовлетворительное качество переходных процессов. Таким образом, теория автоматического управления является, по существу, теорией переходных процессов в системах с отрицательной обратной связью.

К настоящему времени теория автоматического управления является сложившейся научной дисциплиной со своим аналитическим аппаратом, в развитие которого большой вклад внесли известные русские ученые -математики: А.М. Ляпунов, Е.А. Барбашин, А.А. Красовский и другие.

Эта дисциплина изучается во всех технических вузах мира, поэтому по теории автоматического управления издано множество учебников и учебных пособий авторов разных стран. На кафедре автоматики СеоГТУ около 15 лет назад начал формироваться оригинальный курс лекций, в котором синтез систем управления является центральным разделом и определяет логику изложения остальных. Данное учебное пособие подготовлено по материалам студенческого конспекта лекций.
Основные понятия и определения дисциплины приведены в первой главе. 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.

Отдельные вопросы, вошедшие в учебное пособие, обсуждались на научном семинаре “Синтез систем управления” при кафедре автоматики СеоГТУ, всем участникам которого авторы выражают свою искреннюю признательность.
Авторы надеются, что при добросовестном отношении к занятиям каждый студент сможет легко усвоить материал сайта-учебного пособия, который поможет ему в будущей работе в области автоматики.