Основы теории автоматических систем

 

Оглавление

Предисловие

Часть первая

Общие сведения

Об автоматическом управлении

Глава 1. Задачи автоматического управления

§ 1.1. Основные понятия

§ 1.2. Примеры простейших автоматических систем

§ 1.3. Задачи автоматического управления

§ 1.4. Автоматические системы в живой природе и обществе

Глава 2. Свойства и особенности автоматических систем

§ 2.1. Статические свойства автоматических систем

§ 2.2. Устойчивость автоматических систем

§ 2.3. О стабилизации автоматических систем

Глава 3. Функциональная схема и типы автоматических систем

§ 3.1. Функциональная схема

§ 3.2. Особенности автоматических систем

§ 3.3. Основные типы автоматических систем

Глава 4. Задачи теории автоматического управления

§ 4.1. Виды воздействий

§ 4.2. Характер процессов управления

§ 4.3. Задачи теории автоматического управления

 

Часть вторая

Непрерывные автоматические системы

А. Линейные системы

Глава 5. Математическое описание автоматических систем

§ 5.1. Понятие о линейных системах

§ 5.2. Уравнения, блок-схемы и графы автоматических систем

§ 5.3. Алгебра передаточных функций

§ 5.4. Передаточные функции и уравнения замкнутых систем

Задачи

Глава 6. Структуры автоматических систем

§ 6.1. Обычная система

§ 6.2. Система с внутренней положительной обратной связью

§ 6.3. Комбинированная система

§ 6.4. Разомкнуто-замкнутая система

§ 6.5. Комбинированная разомкнуто-замкнутая система

§ 6.6. Общие уравнения автоматических систем

Задачи

Глава 7. Чувствительность автоматических систем

§ 7.1. Понятие чувствительности

§ 7.2. Общая формула чувствительности

§ 7.3. Чувствительность соединений элементов

§ 7.4. Чувствительность основных структур автоматических систем

§ 7.5. Системы нулевой чувствительности

§ 7.6. О реализуемости систем нулевой чувствительности

Задачи

Глава 8. Характеристики автоматических систем

§ 8.1. Законы управления

§ 8.2. Показатели передаточных функций

§ 8.3. Понятия о процессах в автоматических системах

§ 8.4. Характеристики автоматических систем

Задачи

Глава 9. Вынужденные процессы

§ 9.1. Общее описание вынужденных процессов

§ 9.2. Коэффициенты ошибок по вынужденному процессу z^B(t)

§ 9.3. Статическая ошибка

§ 9.4. Условия отсутствия статической ошибки

§ 9.5. Условия астатизма l-го порядка

Задачи

Глава 10. Устойчивость автоматических систем

§ 10.1. Условия устойчивости

§ 10.2. Алгебраические критерии устойчивости

§ 10.3. Частотные критерии устойчивости

§ 10.4 Логарифмические частотные критерии устойчивости

Задачи

Глава 11. Исследование устойчивости автоматических систем

§ 11.1. Исследование устойчивости типовых систем

§ 11.2 Структурно неустойчивые системы и их стабилизация

§ 11.3. Системы, устойчивые при больших коэффициентах усиления

§ 11.4. Асимптотические свойства систем, устойчивых при больших коэффициентах усиления

§ 11.5. Устойчивость систем с запаздыванием

Задачи

Глава 12. Свободные процессы в автоматических системах

§ 12.1. Мера быстродействия автоматических систем

§ 12.2. Связь временной и частотной характеристик автоматических систем

§ 12.3. Переходная характеристика автоматической системы

§ 12.4. Построение переходных характеристик

Задачи

Глава 13. Оптимальные процессы

§ 13.1. Показатели качества

§ 13.2. Интегральное квадратическое отклонение

§ 13.3. Оптимальные параметры систем

§ 13.4. Оптимальные характеристики систем

§ 13.5. Реализуемые оптимальные характеристики

Задачи

Глава 14. Системы при случайных воздействиях

§ 14.1. Основные понятия

§ 14.2. Характеристики случайных процессов

§ 14.3. Статистические характеристики автоматической системы

§ 14.4. Среднеквадратическое отклонение

§ 14.5. Оптимальные системы

§ 14.6. Оптимальная стохастическая система при учете ограничений

Задачи

Б. Нелинейные системы

Глава 15. Уравнения и характеристики нелинейных систем

§ 15.1. Понятие о нелинейных системах

§ 15.2. Блок-схема и граф нелинейной системы

§ 15.3. Типовые нелинейные элементы и их характеристики

§ 15.4. Линеаризация нелинейных элементов

§ 15.5. Уравнения нелинейных систем

Задачи

Глава 16. Процессы в нелинейных системах

§ 16.1. Вынужденные и свободные процессы

§ 16.2. Понятия состояний равновесия и автоколебаний

§ 16.3. Возможные режимы нелинейных систем

§ 16.4. Общие свойства процессов

Задачи

Глава 17. Устойчивость нелинейных систем

§ 17.1. Понятия устойчивости

§ 17.2. Условия абсолютной устойчивости состояния равновесия

§ 17.3. Частотные неравенства

§ 17.4. Критерий абсолютной устойчивости состояния равновесия

§ 17.5. Общий критерий абсолютной устойчивости состояния равновесия

§ 17.6. Критерий абсолютной устойчивости состояния равновесия при нестационарной нелинейной характеристике

§ 17.7. Общий критерий устойчивости процессов

§ 17.8. Об устойчивости «в малом» и «в большом»

Задачи

Глава 18. Исследование абсолютной устойчивости нелинейных автоматических систем

§ 18.1. Абсолютная устойчивость состояния равновесия типовых систем

§ 18.2. Абсолютная устойчивость состояния равновесия при любых положительных коэффициентах статической линеаризации

§ 18.3. Абсолютная устойчивость процессов

Задачи

Глава 19. Оценки качества свободных процессов

§ 19.1. Виды оценок

§ 19.2. Оценка меры быстродействия нелинейных систем

§ 19.3. Оценка квадратического интегрального отклонения

Задачи

Глава 20. Периодические процессы

§ 20.1. Понятие о периодических процессах

§ 20.2. Гармонический баланс для автоколебаний

§ 20.3. Определение амплитуды и частоты автоколебаний

§ 20.4. Гармонический баланс для вынужденных колебаний

§ 20.5. Резонансные свойства нелинейной автоматической системы

Задачи

Глава 21. Стохастические процессы

§ 21.1. Особенности стохастических процессов

§ 21.2. Дисперсия ошибки

§ 21.3. Реакция нелинейной системы на случайное воздействие

§ 21.4. Исследование простейшей автоматической системы

Задачи

 

Часть третья

Дискретные автоматические системы

Глава 22. Виды дискретных систем

§ 22.1. Квантование и его особенности

§ 22.2. Виды импульсных и цифровых автоматических систем

§ 22.3. Примеры дискретных автоматических систем

А. Линейные системы

Глава 23. Уравнения импульсных систем

§ 23.1. Блок-схема и граф импульсных систем

§ 23 2. Импульсный элемент и его уравнения

§ 23.3. Свойства импульсного элемента

§ 23.4. Уравнения импульсных автоматических систем

Задачи

Глава 24. Основные структуры импульсных систем

§ 24.1. Система с дискретным фильтром или с ЦВУ

§ 24.2. Система с непрерывным фильтром, охватывающим импульсный элемент

§ 24.3. Разомкнуто-замкнутая импульсная система

Задачи

Глава 25. Основные характеристики импульсных систем

§ 25.1. Законы управления

§ 25.2. Дискретные передаточные функции разомкнутых импульсных систем

§ 25.3. Дискретные передаточные функции типовых импульсных систем

§ 25.4. Уравнения импульсных систем

Задачи

Глава 26. Процессы в импульсных системах

§ 26 1. Понятия о процессах в импульсных системах

§ 26 2. Вынужденные процессы

§ 26 3. Вынужденные процессы при монотонных воздействиях

§ 26.4. Условия нулевой вынужденной ошибки

§ 26.5. Вынужденный процесс при гармоническом воздействии

§ 26.6. Основные характеристики замкнутой импульсной системы

Задачи

Глава 27. Устойчивость импульсных автоматических систем

§ 27.1. Условия устойчивости

§ 27.2. Алгебраический критерий устойчивости

§ 27.3. Частотный критерий устойчивости

Задачи

Глава 28. Исследование устойчивости импульсных систем

§ 28.1. Исследование устойчивости типовых импульсных систем

§ 28.2. Устойчивость импульсных систем при малых периодах повторения

§ 28.3. Влияние частоты повторения на устойчивость импульсных систем

Задачи

Глава 29. Свободные процессы в импульсных автоматических системах

§ 29.1. Мера быстродействия импульсных систем

§ 29.2. Определение временной характеристики по дискретной передаточной функции

§ 29.3. Процессы конечной длительности

§ 29.4. Процессы при произвольных воздействиях

Задачи

Глава 30. Синтез импульсных автоматических систем

§ 30.1. Задача синтеза

§ 30.2. Условия осуществимости

§ 30.3. Условия грубости

§ 30.4. Основные уравнения синтеза

§ 30.5. Компенсация влияния запаздывания

§ 30.6. Системы с конечной длительностью процесса

Задачи

Глава 31. Оптимальные импульсные системы

§ 31.1. Показатели качества

§ 31.2. Квадратическое суммарное отклонение

§ 31.3. Оптимальные параметры систем

§ 31.4. Оптимальные характеристики

Задачи

Глава 32. Стохастические процессы

§ 32.1. Статистические характеристики импульсного элемента

§ 32.2. Корреляционная функция и спектральная плотность решетчатых процессов

§ 32.3. Статистические характеристики импульсной системы

§ 32.4. Среднеквадратическое отклонение

§ 32.5. Оптимальные импульсные системы

§ 32.6. Учет ограничений

Задачи

Б. Нелинейные системы

Глава 33. Уравнения нелинейных импульсных систем

§ 33.1. Блок-схема и граф нелинейной импульсной системы

§ 33.2. Линеаризация нелинейных импульсных элементов

§ 33.3. Уравнения нелинейных импульсных систем

Задачи

Глава 34. Процессы в нелинейных импульсных системах

§ 34.1. Построение процессов

§ 34.2. Вынужденные и собственные процессы

§ 34.3. Возможные процессы

§ 34.4. Влияние квантования по уровню

Задачи

Глава 35. Устойчивость нелинейных импульсных систем

§ 35.1. Понятие устойчивости

§ 35.2. Условия абсолютной устойчивости

§ 35.3. Критерий абсолютной устойчивости

§ 35.4. Общий критерий абсолютной устойчивости

Задачи

Глава 36. Оценки качества свободных процессов

§ 36.1. Мера быстродействия нелинейных импульсных систем

§ 36.2. Оценка суммарного квадратического отклонения

Задачи

Глава 37. Периодические процессы в нелинейных импульсных системах

§ 37.1. Понятие о периодических процессах

§ 37.2. Уравнения периодических процессов

§ 37.3. Частные случаи

§ 37.4. Приближенный метод определения периодических процессов

Задачи

Глава 38. Импульсное моделирование непрерывных систем

§ 38.1. Понятие об импульсном моделировании

§ 38.2. Определение передаточной функции импульсной модели по передаточной функции непрерывной модели

§ 38.3. Аппроксимация операций интегрирования

§ 38.4. Аппроксимация операций кратного интегрирования

§ 38.5. Методика импульсного моделирования

Задачи

Приложения

Литература

Предметный указатель

 

 

Предисловие, краткое описание

Традиционное изложение теории автоматического управления, характерное для учебников и учебных пособий, непомерно большое место отводит вспомогательному материалу по различным разделам математики, а также методам, способам и приемам расчета автоматических систем. Что же касается свойств самих автоматических систем, то им почти не уделяется внимание. Такое построение курса, возможно, удобное для вузов, готовящих инженеров-расчетчиков и конструкторов аппаратуры систем управления, не подходит для вузов, готовящих инженеров-исследователей и научных работников.

Настоящей книгой делается попытка заполнить этот пробел.

Цель этой книги состоит в изложении основных идей автоматического управления и основанных на них принципов построения автоматических систем.

Книга состоит из трех частей. Первая часть содержит общие сведения об автоматических системах. Приводятся примеры автоматических систем в технике, живой природе и обществе.

Формулируются задачи автоматического управления. Обсуждаются основные статические и динамические свойства автоматических систем. Устанавливается общая функциональная схема автоматических систем. Приводится классификация автоматических систем и формулируются основные задачи теории управления. Знакомство с первой частью позволяет сознательно подходить к формулировке и решению задач теории автоматических систем, изложенных во второй и третьей частях книги.

Вторая часть посвящена непрерывным автоматическим системам, а третья часть — дискретным автоматическим системам.

В этих частях рассмотрено поведение автоматических систем как при детерминированных, так и при случайных воздействиях.

Наряду с линейными системами достаточно подробно рассматриваются и нелинейные системы.

Для удобства читателя в приложениях приводятся справочные сведения по обычному и дискретному преобразованиям Лапласа и Фурье, а также импульсивным функциям, на которые опираются выводы ряда положений в основном тексте. Книга снабжена списком работ, в которых читатель может найти дополнительные сведения по теории автоматических систем.

Книга написана на основе курсов лекций, которые автор многие годы читал студентам Московского энергетического института, Московского физико-технического института, инженерам—слушателям факультета усовершенствования Московского института радиотехники, электроники и автоматики, научным сотрудникам Института автоматики и телемеханики, а также ряда НИИ и КБ.

В подготовке первого варианта настоящей книги большая помощь автору была оказана сотрудниками кафедры автоматики и телемеханики МЭИ — В. И. Доценко, Г. В. Фатеевой и Л. П. Чхартишвили. Настоящий, N-ft вариант не мог бы быть завершен без активного участия И. П. Девятерикова, П. В. Надеждина и А. С. Позняка. В уточнении ряда мест большую роль сыграли многочисленные и настойчивые вопросы А. М. Кербелева. Г. Н. Архипова неоднократно печатала и перепечатывала рукопись книги, проявив при этом невероятную способность преобразовывать отдельные заметки и черновые записи в нормальный текст. Автор выражает сердечную благодарность всем перечисленным лицам.

Автор также признателен зав. кафедрой «Техническая кибернетика» МИРЭА профессору Н. А. Бабакову и зав. кафедрой «Электротехника, электроника и вычислительная техника» МИТХТ им. М. В. Ломоносова профессору А. В. Нетушилу за рецензирование рукописи и полезные замечания, которые были учтены при окончательном редактировании.

Эта книга является итогом двадцатилетнего содружества автора и Главной редакции физико-математической литературы издательства «Наука». Автор глубоко благодарен коллективу Главной редакции за неизменное внимание и огромную помощь при подготовке рукописей книг к изданию.

Я. Цыпкин. Москва, 1965—1975 гг.

Скачать книгу:
Основы теории автоматических систем — Цыпкин Я. З.