Podstawy teorii sterowania - Tadeusz Kaczorek, Andrzej Dzieliński, Włodzimierz Dąbrowski (Wydawnictwo Naukowe PWN)

Podręcznik $395Podstawy teorii sterowania" jest przeznaczony dla studentów studiów dziennych i zaocznych na kierunkach elektrotechnika, informatyka, transport, mechanika i budowa i materiałoznawstwo i technologia obuwia Politechniki Radomskiej im.

K.Pułaskiego. Skrypt ten może być dodatkowo przydatny studentom innych wyższych uczelni technologicznych, gdzie przedmiot ten jest prowadzony w podobnym zakresie. Podręcznik zawiera całość materiału z zakresu podstaw teorii sterowania, w szczególności dotyczącego podstaw automatyki, o odpowiednio wybranym i dopasowanym aparacie matematycznym.

Pierwsza część skryptu poświęcona jest liniowym układom regulacji. Przedstawiono w niej opis układów liniowych, zagadnienia związane ze stabilnością, jakością regulacji oraz doborem nastaw regulatorów.

Zakończono ją szerokim opisem symulacji analogowej i cyfrowej układów dynamicznych. W dalszej części zawarto opis nieliniowych układów regulacji wraz z podaniem metod ich analizy, a także badania stabilności metodami Lapunowa.

Podręcznik zawiera ponadto omówienie liniowych układów impulsowych, ze szczególnym uwzględnieniem algorytmów bezpośredniego sterowania cyfrowego. W zakończeniu podano przykłady realizacji wybranych układów sterowania.

Po każdym rozdziale zamieszczono pytania i zadania kontrolne umożliwiające studentom samokontrolę przyswajania i zrozumienia danej partii materiału. Ma to szczególne znaczenie dla studentów studiów zaocznych, gdzie liczba godzin wykładowych jest z konieczności niewielka.

W $396Dodatku" zamieszczono podstawowe wiadomości z zakresu przekształcenia Laplace''a wraz z tablicami podstawowych transformat. Zamieszczono tam ponadto elementy rachunku macierzowego, koniecznego do zrozumienia progresywnej teorii sterowania.

Spis treści: Przedmowa 1. Klasyfikacja układów regulacji automatycznej 1.1. Wstęp 1.2. Pojęcia podstawowe 1.3. Układy automatyki 1.4. Klasyfikacja układów regulacji 2. Liniowe układy regulacji 2.1. Założenia dotyczące liniowości 2.2.

Linearyzacja układów nieliniowych 2.2.1. Linearyzacja statyczna 2.2.2. Linearyzacja równań różniczkowych opisujących układy nieliniowe 2.3. Opis matematyczny układów liniowych, transmitancja operatorowa 2.4.

Wyznaczanie charakterystyk statycznych i dynamicznych układu liniowego 2.4.1. Charakterystyka statyczna 2.4.2. Charakterystyka impulsowa 2.4.3. Charakterystyka skokowa 2.4.4. Odpowiedź układu liniowego na dowolne wymuszenie 2.4.5.

Transmitancja widmowa 2.4.6. Charakterystyki częstotliwościowe 2.4.7. Związek charakterystyk czasowych z transmitancją widmową 2.5. Podstawowe człony liniowych układów regulacji 2.5.1. Człon proporcjonalny 2.5.2.

Człon inercyjny pierwszego rzędu 2.5.3. Człon całkujący wyśmienity 2.5.4. Człon całkujący z inercją 2.5.5. Człon różniczkujący idealny 2.5.6. Człon różniczkujący rzeczywisty 2.5.7. Człony oscylacyjny 2.5.8.

Człony inercyjne: drugiego i n-tego rzędu 2.5.9. Człon opóźniający 2.6. Pytania kontrolne 3. Zasady tworzenia i przekształcania schematów blokowych, wyznaczanie transmitancji zastępczej 3.1. Warianty węzłów występujących w układach blokowych, a także zasady ich przesuwania 3.2.

Połączenie łańcuchowe 3.3. Połączenie równoległe 3.4. Połączenie ze sprzężeniem zwrotnym 3.5. Pytania kontrolne 4. Obiekty regulacji 4.1. Rodzaje obiektów regulacji 4.2. Wyznaczanie charakterystyk dynamicznych obiektów regulacji 4.3.

Przykłady statycznych i astatycznych obiektów regulacji 4.4. Pytania kontrolne 5. Stabilność liniowych układów regulacji 5.1. Układ otwarty i zamknięty 5.2. Równanie typowe 5.3. Warunki niezbędne i wystarczające stabilności 5.4.

Kryteria stabilności 5.4.1. Kryterium Hurwitza 5.4.2. Kryterium Nyquista 5.4.3. Logarytmiczne kryterium stabilności 5.5. Pytania kontrolne 6. Jakość procesów regulacji 6.1. Staranność statyczna 6.2. Metody rozszerzania staranności statycznej 6.3.

Kryteria jakości regulacji 6.3.1. Ocena skrupulatności dynamicznej układu w dziedzinie czasu 6.3.2. Ocena skrupulatności dynamicznej układu w dziedzinie częstotliwości 6.3.3. Całkowe kryteria jakości 6.4. Pytania kontrolne 7.

Regulatory 7.1. Klasyfikacja regulatorów 7.2. Własności dynamiczne regulatorów 7.3. Zasady budowy regulatorów 7.4. Wybór nastaw regulatorów 7.4.1. Zasady Zieglera-Nicholsa 7.4.2. Metody doboru nastaw słusznych 7.5.

Pytania kontrolne 8. Korekcja układów regulacji 8.1. Warianty korekcji 8.2. Korekcja szeregowa 8.3. Korekcja równoległa 8.4. Korekcja ze sprzężeniem zwrotnym 8.5. Pytania kontrolne 9. Opis układów liniowych w przestrzeni stanów 9.1.

Pojęcia podstawowe 9.2. Równanie stanu i wyjścia układu 9.3. Związek transmitancji operatorowej układu z jego opisem w przestrzeni stanów 9.3.1. Wyznaczanie transmitancji macierzowej 9.3.2. Sterowalność i obserwowalność układów liniowych 9.3.3.

wybór zmiennych stanu dla układu o znanej transmitancji operatorowej 9.3.4. Macierz typowa układu 9.4. Pytania kontrolne 10. Symulacja układów dynamicznych 10.1. Zasady symulacji analogowej 10.1.1.

Wzmacniacz operacyjny 10.1.2. Modelowanie strukturalne układów dynamicznych na wzmacniaczach operacyjnych 10.2. Zasady modelowania układów dynamicznych na maszynie analogowej 10.3. Zasady symulacji cyfrowej układów dynamicznych 10.3.1.

Numeryczne całkowanie równań różniczkowych 10.3.2. Metody Eulera i Adamsa 10.3.3. Metoda Runge-Kutta 10.3.4. Numeryczne rozwiązywanie układów równań różniczkowych 10.4. Pytania kontrolne 11. Nieliniowe układy regulacji 11.1.

Nieliniowe człony statyczne i dynamiczne 11.2. Układy zastępcze członów nieliniowych 12. Przekształcanie schematów blokowych układów nieliniowych 12.1. Połączenie łańcuchowe 12.2. Połączenie równoległe 12.3.

Połączenie ze sprzężeniem zwrotnym 12.4. Przenoszenie węzłów w schematach blokowych 12.5. Pytania kontrolne 13. Metody analizy układów nieliniowych 13.1. Metoda operatorowa kolejnych przybliżeń 13.2. Metoda funkcji opisującej 13.2.1.

Wyznaczanie funkcji opisującej 13.2.2. Analiza własności dynamicznych układów nieliniowych przy pomocy funkcji opisującej 13.3. Metoda przestrzeni stanów 13.3.1. Portret fazowy 13.3.2. Wyznaczanie trajektorii fazowych 13.3.3.

Typy punktów osobliwych 13.4. Pytania kontrolne 14. Stabilność nieliniowych układów regulacji 14.1. Definicje stabilności dla układów nieliniowych 14.2. Badanie stabilności układów nieliniowych 14.2.1.

Pierwsza metoda Lapunowa 14.2.2. Druga metoda Lapunowa 14.3. Pytania kontrolne 15. Liniowe układy impulsowe 16. Sygnały dyskretne 16.1. Matematyczny opis impulsatora 16.2. Twierdzenie Kotielnikowa-Shannona 16.3.

Rekonstrukcja sygnału ciągłego na podstawie jego informacji próbkowanych 17. Funkcje dyskretne i równania różnicowe 17.1. Różnice i sumy funkcji dyskretnych 17.2. Liniowe równania różnicowe 17.3. Przekształcenie Z i jego własności 17.3.1.

Przekształcenie Z- definicja 17.3.2. Własności przekształcenia Z i podstawowe transformaty 17.4. Pytania kontrolne 18. Rozwiązywanie liniowych równań różnicowych o stałych współczynnikach 18.1. Rozwiązywanie rekurencyjne równań różnicowych 18.2.

Rozwiązywanie liniowych równań różnicowych za pomocą przekształcenia Z 18.3. Wyznaczanie oryginału transformaty Z 18.3.1. Metoda rozwinięcia transformaty Z w szereg potęgowy względem z-1 18.3.2. Metoda rozkładu transformaty Z na ułamki proste 18.4.

Pytania kontrolne 19. Transmitancja dyskretna i dyskretne charakterystyki czasowe 19.1. Transmitancja dyskretna 19.2. Dyskretne charakterystyki czasowe 19.3. Wyznaczanie transmitancji dyskretnej na podstawie danej transmitancji operatorowej części ciągłej układu dyskretnego 20.

Wyznaczanie zastępczej transmitancji dyskretnej, a także uchybu regulacji 20.1. Dyskretna transmitancja zastępcza układu otwartego i zamkniętego 20.2. Przebieg uchybu regulacji w impulsowych układach statycznych i astatycznych 21.

Dyskretna transmitancja widmowa i dyskretne charakterystyki częstotliwościowe 21.1.