Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Аграчев, Г. С. Основы автоматического управления учебник для высших военных командных учебных заведений Войск ПВО страны

.pdf
Скачиваний:
32
Добавлен:
20.10.2023
Размер:
8.65 Mб
Скачать

ВОЕННАЯ КОМАНДНАЯ АКАДЕМИЯ' '

п р о т и в о в о з д у ш н о й о б о р о н ь к

имени МАРШАЛА СОВЕТСКОГО СОЮЗА ЖУКОВА Г. К-

Г. С. АГРАЧЕВ, Т. Г. БИКЧЕНТАЕВ, Д. Т. РЯБЧУН

ОСНОВЫ

АВТОМАТИЧЕСКОГО

УПРАВЛЕНИЯ

Утвержден первым заместителем Главнокомандующего Войсками ПВО страны в качестве учебника для высших военных командных

учебных заведений Войск ПВО страны

яаучн* •* * * * * #:7 ^ Ж '

библиот*** C.Ot/F

ЭКЗЕМПЛЯР ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА

2 Г - 2 / 5 V

4Ш

Вучебнике изложены основы теории линейных автоматических систем управления.

Основная цель учебника — дать теоретическую базу для анализа суще­ ствующих автоматических систем, определения их эксплуатационных воз­ можностей п полного использования этих возможностей.

Учебник написан с учетом знания обучаемыми теории дифференциальных уравнений п операторного метода их решения, теории случайных функций, ьременного и частотного методов анализа пеустаповнвшнхся процессов з злектрораднотехинческих цепях, принципов работы, статических и динамиче­ ских свойств элементов автоматики. Анализ свойств автоматических систем проводится в основном.. методом логарифмических-частотных характеристик, как наиболее экономичным- и лучше других отражающим физические процес­

сы, происходящие в этих системах.

10.8 главы 10, глава 11

и приложения

Главы 3, 5, 7. 8,

9,

§ 10.1,

10.4,

написаны кандидатом

технических

наук,

доцентом Г. С.

Аграчевьш;

гла­

вы 4, 6 и § 10.2, 10.5,

10.6, 10.7 главы

10— Т.

Г. Бикчентаевым; введение,

гла­

вы 1, 2 и §

10.3 и 10.9 главы 10 *—кандидатом

технических

паук, доцентом

Д. Т. Рябчуном.

 

благодарность Е. С,

Волгушкину и

кандидату

воен­

Авторы

выражают

ных наук Г. .4. Силаеву, оказавшим большую

помощь в составлении

приме­

ров и подготовке рукописи к печати.

 

 

 

 

 

 

Ответственный

редактор

кандидат

 

технических

наук,

доцент

Д. Т. Рябчун.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ

ОБОЗНАЧЕНИЙ

X (со/) — входное гармоническое воздействие;

 

X (/со) = Х — комплексная

амплитуда

входного

гармониче­

ского воздействия;

 

 

непрерывной функ­

x (t) — входное воздействие в виде

ции в абсолютном времени;

 

 

х (t) — входное воздействие в виде

непрерывной функ­

ции в относительном времени;

 

х{р) — изображение

по Лапласу

входного

воздействия

в виде непрерывной функции в абсолютном вре­

мени;

по Лапласу входного

воздействия

x(q) — изображение

в виде непрерывной

функции в относительном

времени;

 

 

 

решетчатой функ­

х [пТ\ — входное воздействие в виде

ции в абсолютном времени;

 

 

х[/г] — входное воздействие в виде решетчатой функции

вотносительном времени;

•**(<?) — изображение по Лапласу

входного

воздействия

 

в виде

решетчатой

функции

(D-преобразова­

 

ние) ;

 

 

 

 

воздействия

х* (z) — изображение по Лапласу входного

 

в виде решетчатой

функции

(Z -преобразова­

 

ние) ;

 

 

 

 

 

Y (со/) — выходное

гармоническое

воздействие;

Y(ja>)=Y — комплексная амплитуда

выходного

гармониче­

 

ского воздействия;

 

 

 

 

y (t) — выходное воздействие в виде непрерывной функ-

_

ции в абсолютном времени;

 

 

y {t ) — выходное

воздействие

в виде

непрерывной

 

функции

в относительном времени;

 

о

у {/))

— изображение по Лапласу

выходного

воздейст­

 

вия в виде непрерывной функции в абсолютном

y{q)

времени;

 

 

воздейст­

— изображение по Лапласу . выходного

 

вия в виде непрерывной функции в- относитель­

 

ном времени;

 

 

 

у |я Т\ —- выходное воздействие в виде решетчатой функ­

 

ции в абсолютном времени;

 

 

у [я-] — выходное воздействие в виде решетчатой функ­

 

ции в относительном времени;

воздейст­

y*(q) — изображение по Лапласу

выходного

 

вия в виде решетчатой

функции (D -преобразо-

у": {z)

ванне);

 

выходного

воздейст­

— изображение по Лапласу

 

вия в виде решетчатой

функции (Z -преобразо­

 

вание);

 

 

 

г [t) — сигнал ошибки в виде

непрерывной

функции в

 

абсолютном времени;

 

 

 

гй)

— сигнал ошибки в виде

непрерывной

функции в

 

относительном времени;

 

 

г(р) — изображение по Лапласу сигнала ошибки в виде

 

непрерывной функции в абсолютном времени;

£ {q)

— изображение

по Лапласу сигнала ошибки в ви­

 

де непрерывной функции

в

относительном вре­

 

мени;

 

 

решетчатой

функции в

cf/гГ|— сигнал ошибки в виде

£ [я]

абсолютном

времени;

 

 

функции в

— сигнал ошибки

в виде решетчатой

г* {q)

относительном

времени;

 

 

 

 

— изображение по Лапласу сигнала ошибки в ви­

 

де решетчатой

функции

(D-преобразование);

е":: (г) — изображение по Лапласу

сигнала ошибки в ви­

 

де решетчатой функции (Z -преобразование);

g (t ) — импульсная

характеристика

непрерывной си­

 

стемы;

характеристика

импульсной

систе­

,•? [пТ\— импульсная

g[n\

мы в абсолютном времени;

импульсной

систе­

— импульсная

характеристика

 

мы в относительном времени;

 

 

 

h(t) — переходная характеристика,

непрерывной

систе-

_

мы в абсолютном времени;

 

 

 

 

 

Л (t) — переходная характеристика

 

непрерывной

систе­

 

мы в относительном времени;

 

непре­

h {р) — изображение

переходной характеристики

 

рывной системы в абсолютном времени;

непре­

h (q) — изображение

переходной характеристики

 

рывной системы в относительном времени;

 

h \иТ] — переходная

характеристика

импульсной

систе­

 

мы в абсолютном времени;

 

импульсной

систе­

1г[п) — переходная характеристика

 

 

мы в относительном времени;

 

 

 

h~ (q)— изображение

переходной

характеристики

им-

 

• пульсной системы (D-преобразование);

 

 

Л®(г) — изображение

переходной

характеристики

им­

 

пульсной системы (Z -преобразование);

 

 

W {[)) — передаточная

функция

разомкнутой

непрерыв­

 

ной системы в абсолютном времени;

 

 

 

W (q) — передаточная функция

разомкнутой

непрерыв­

 

ной системы в относительном времени;

 

 

W*{q) — передаточная

функция

разомкнутой

импульс­

ной системы (D-преобразование);

(г) — передаточная функция разомкнутой импульсной'

системы (Z-преобразование);

 

ф (р )— передаточная функция

замкнутой

непрерывной

системы в абсолютном времени;

непрерывной

<P(q) — передаточная функция

замкнутой

системы в относительном времени;

 

ф* (q)— передаточная функция

замкнутой

импульсной

системы (D-преобразование);

импульсной

ф® (г)— передаточная функция

замкнутой

системы (Z -преобразование);

 

Е (р) — передаточная функция по ошибке замкнутой непрерывной системы в абсолютном времени;

E(q) — передаточная функция по ошибке замкнутой непрерывной системы в относительном времени; Е* (q) — передаточная функция по ошибке замкнутой

импульсной системы (D-преобргзованпе);

E* (z) — передаточная функция по ошибке замкнутой импульсной системы

(Z-преобразование);

 

W(jco) — амплитудно-фазовая

характери­

стика (АФХ) разомкнутой си­

стемы;

характери­

Ф (/со)— амплитудно-фазовая

стика (АФХ) замкнутой системы; 1Г(со) — амплитудно-частотная характери­ стика (АЧХ) разомкнутой си­

стемы;

 

 

характе­

Ф (со) — амплитудно-частотная

ристика (АЧХ) замкнутой си­

стем ы;

 

амплитудно-ча­

L (со) — логарифмическая

стотная характеристика (ЛАЧХ)

разомкнутой системы;

 

 

е (со) — фазо-частотная

характеристика

(ФЧХ) и

логарифмическая

фа,-

зо-частотная

характеристика

(ЛФЧХ)

разомкнутой системы;

(со) — фазо-частотная

характеристика

(ФЧХ) замкнутой системы;

 

-Рiv(со) — вещественная частотная характе­

ристика (ВЧХ) разомкнутой

си­

стемы;

 

 

 

 

РФ(со)— вещественная частотная характе­

ристика

(ВЧХ)

замкнутой

си­

стемы;

 

характеристи­

Qir(co) — мнимая частотная

ка (МЧХ) разомкнутой

системы;

( со) — мнимая

частотная характеристи­

ка (МЧХ) замкнутой системы;

А (0. А (/;), А (/со), А':: (q), А* (г) — характеристические

полиномы

разомкнутой системы;

полиномы

В (0> В (р),В {joy), В* (q), В* (г) — характеристические

входного воздействия;

полиномы

C{t) С (р), С (/со), С* (q), С* (z) — характеристические

замкнутой системы.

 

 

6

ВВЕДЕНИЕ

Автоматикой называется отрасль науки и техники, охваты­ вающая теорию автоматического управления, а также принци­ пы построения автоматических систем и образующих их техни­ ческих средств *.

Современный этап развития автоматики характеризуется значительным усложнением задач теории автоматического управления в связи с переходом от автоматизации отдельных ■объектов к комплексной автоматизации сложных процессов, от управления отдельными объектами к одновременному управле­ нию большим числом взаимосвязанных объектов.

Автоматизация управления различными процессами являет­ ся в настоящее время одним из главных направлений в разви­ тии технического прогресса. Автоматизация охватывает все области техники, включая и военную. Без автоматизации про­ цессов управления немыслимы развитие реактивных летатель­ ных и космических аппаратов, применение атомной энергии, а также целый ряд других современных процессов. Велика роль автоматических систем в разработке новых методов управления войсками. Здесь, как и в других направлениях развития науки, все большую роль играют методы системного подхода, к анали­ зу динамики сложных взаимосвязанных объектов управления.

О перспективах внедрения средств автоматизации в Про­ грамме КПСС сказано: «В течение двадцатилетия осуществит­ ся в массовом масштабе комплексная автоматизация производ­ ства со все большим переходом к цехам и предприятпям-автома.- там, обеспечивающим высокую технико-экономическую эффек­ тивность. Ускорится внедрение высокосовершенных систем автоматического управления».

Большое внимание вопросам повышения эффективности общественного производства на основе научно-технического прогресса было уделено в Отчетном докладе Центрального Комитета XXIV съезду Коммунистической партии, где, в част­ ности, отмечалось, что «И впредь быстрыми темпами будут

* Здесь и в дальнейшем основные понятия автоматики даны в соответ­ ствии с рекомендациями Комитета научно-технической терминологии АН СССР (1966 г.).

7

развиваться электроника. радиопромышленность, приборо­ строение. то есть весь комплекс отраслей, создающих техниче­ скую базу для автоматизации производства и управления. Этот комплекс по праву может быть назван катализатором научнотехнического прогресса. В предстоящем пятилетии здесь особое значение приобретает организация широкого выпуска современ­

ных электронно-вычислительных машин».

пятилетнему

плану

В Директивах XXIV съезда

КПСС по

развития

народного хозя1"1ства

СССР

на

1971— 1975 гг.

отме­

чается. что необходимо развернуть работу

по созданию и вне­

дрению

автоматизированных

систем

планирования и

управ­

ления.

 

 

 

 

 

Широкое использование автоматических систем в различных областях техники имеет главной целью облегчить умственный труд человека, повышая его производительность. Автоматиза­ ция повышает культуру человеческого труда во всех его видах, сглаживает различие между физическим и умственным трудом и является одним из важнейших факторов создания материаль­ но-технической базы коммунизма в нашей стране.

Автоматической системой (АС) называют совокупность

взаимосвязанных

устройств,

которая

осуществляет

функции

контроля и -управления различными объектами без

непосред­

ственного участия

человека.

При этом

автоматическая

система

нуждается лишь в предварительной настройке и контроле за ее работой в процессе эксплуатации.

Русские и советские ученые внесли большой вклад в научное обоснование, творческую разработку и практическое примене­ ние автоматики.

Первые исследования но теории работы регуляторов п

устойчивости регулирования

были

опубликованы

академиком

И. Л. Чебышевым в 1871 г.

и профессором И. А. Вышнеград-

екп.м в 1876 г. и

1878 г. Дальнейшее

развитие теория устойчи­

вости получила

в разработках А. М. Ляпунова,

Н. Е. Жуков­

ского и А. Н. Крылова.

теория

автоматических устройств

Наибольшего

расцвета

достигла в советское время.

В работах К- 3. Рериха.' М. П. Ко­

стенко. Е. Л. Николаи. В. С.

Кулебакина. И. Н. Вознесенского,

Я- 3. Цыпкнна. А. А. Андронова. В. В. Солодовннкова, А. А. Со­ колова. Е. А. Барашнна и многих других советских ученых рас­ сматриваются новые методы исследования и расчета автомати­ ческих систем.

Особое значение для теории и практики автоматизации име­ ла опубликованная в 1938 г. работа А. В. Михайлова «Гармони­ ческий метод в теории регулирования», в которой был предло­ жен новый критерий устойчивости автоматических систем.

За разработку теории импульсных и релейных систем авто­ матическою регулирования Я. 3. Цыпкину присуждена Ленин-

8

ская премия з I960 г. Государственными премиями 1972 г. отме­ чены труды группы ученых (руководитель В. В. Солодовников), в которых дана оценка современного состояния теории автома­ тического регулирования и освещены все основные классические и новые методы анализа и синтеза систем регулирования, а так­

же работы Е. А. Барашина, в которых предложены

новый под­

ход к теории устойчивости движения и новые

эффективные ме­

тоды стабилизации регулируемых систем.

 

 

В практическом применении автоматических устройств наша

страна также является передовой. Впервые в

мире электриче­

ская силовая синхройно-следящая система

осуществлена в

1877 г. А.

Г. Давыдовым для автоматического

управления

стрельбой из морских орудий. В 80-х годах XIX века известный

русский изобретатель С. К. Джевецкий построил

прибор, на­

званный им

«автоматическим прокладчиком

на

карте курса

корабля», который являлся одним из первых приборов автома­ тического контроля и в 1873 г. демонстрировался на венской выставке. Прибор такого же назначения, но для нужд сухопут­ ного транспорта был изобретен инженер-подпоручиком А. Миц­ кевичем. Изобретатель самолета А. Д. Можайский снабдил свою первую модель летающего аппарата рядом автоматиче­ ских приборов собственной конструкции для измерения ско­ рости и высоты полета.

С достижениями в области автоматики в СССР связаны все наиболее важные успехи отечественной науки и техники: созда­ ние искусственных спутников Земли, Луны и Солнца, запуск автоматических и управляемых человеком космических кораб­ лей и т. д.

Доказательством успехов советской науки и техники может служить уникальный полет советской автоматической станции «Луна-16», которая, достигнув поверхности Луны, произвела автоматическое бурение, погрузку образцов пород в герметиче­ ский контейнер и старт ракеты в обратный путь. Триумфом автоматики явились запуск автоматической станции «Луна-17», впервые в истории космонавтики доставившей на Луну автома­ тический самоходный аппарат «Луноход-1», управляемый с Земли, а также работа автоматического аппарата «Луноход-2».

Автоматизация имеет большое значение в деле укрепления обороноспособности нашей страны. В современных условиях, при резко возросшей эффективности применения средств воз­ душно-космического нападения, особенно важное значение имеет система противовоздушной обороны страны, представля­ ющая собой совокупность сложных автоматизированных комп­ лексов и требующая для успешной эксплуатации твердого зна­ ния теории автоматического управления.

у

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ