Ощепков А.Ю., Жужгов М.В. Проектирование цифровых систем управления. Моделирование систем управления физико-техническими объектами

Учебно-методическое пособие. — Пермь: Пермский государственный национальный исследовательский университет, 2023. — 136 с. — ISBN 978-5-7944-3944-1.Изложены теоретические основы и методы проектирования современных цифровых систем управления, опирающиеся на традиционные алгоритмы и новые разработки в области синтеза систем управления для непрерывных и дискретных систем. Студенты знакомятся с математическими моделями систем управления в пространстве состояний и их описанием с помощью передаточных функций, с критериями устойчивости систем, с различными методами оптимальной настройки стандартных регуляторов. Моделирование осуществляется в среде MatLAB+Simulink. В качестве объектов исследования выбраны конкретные физические процессы и технические устройства. Содержит программу курса, основной теоретический материал и задания для выполнения лабораторных работ.
Рекомендовано для студентов физического факультета.Программа курса.
Вопросы к экзамену.
Структура систем автоматического управления.
Иерархия систем управления технологическими объектами.
Аналоговые регуляторы по отклонению.
Современные цифровые системы автоматического управления.
Математические модели непрерывных систем. Пространство состояний.
Построение математических моделей.
Математическая модель RLC-цепи.
Пространство состояний.
Передаточные функции и структурные схемы.
Определение передаточных функций.
Структурные схемы.
Передаточные функции систем с обратной связью.
Связь между передаточными функциями и уравнениями состояния.
Переходные характеристики непрерывных систем.
Переходные характеристики и функции отклика.
Показатели качества.
Оценки качества.
Устойчивость линейных стационарных систем.
Методы анализа устойчивости ЛСС.
Анализ устойчивости во временной области.
Дискретные системы и их устойчивость.
Математические модели дискретных систем.
Построение эквивалентной системы.
Способы вычисления матричной экспоненты.
Устойчивость дискретных систем.
Моделирование цифровых систем управления.
Структура цифровых систем управления.
Передаточные функции дискретных систем.
Стандартные регуляторы. Цифровой пи-регулятор.
Алгоритмы работы стандартных регуляторов.
Нерекуррентный и рекуррентный ПИ-алгоритмы.
Оптимизация работы стандартных регуляторов.
Настройка ПИД-регулятора по критерию ИВМО.
Экспериментальный метод оптимизации Зиглера – Никольса.
Использование блока настройки параметров Simulink.
Робастность систем управления. адаптивные системы.
Неопределенности объектов управления.
Понятие грубости и робастности систем управления.
Структура и классификация адаптивных систем управления.
Адаптивное управление с эталонной моделью объектом первого порядка.
Современные робастные и адаптивные алгоритмы для дискретных систем.
Градиентный метод.
Адаптивный регулятор на основе быстрых алгоритмов.
Практическая часть.
Использование пакета MatLAB+Simulink для моделирования систем управления.
Библиографический список.