Общая методология этого процесса соответствует принципам проектирования и, в частности, понятиям типовых
проектных процедур которые, как известно, делятся на процедуры синтеза и анализа.
Процедуры синтеза заключаются в создании описаний проектируемых объектов. В таких описаниях отображаются структура и параметры объекта и соответственно существуют процедуры структурного и параметрического синтеза. Под структурой объекта понимают состав его элементов и способы связи элементов друг с другом. Параметр объекта—величина, характеризующая некоторое свойство объекта или режим его функционирования. Примерами процедур
структурного синтеза служат синтез структурной схемы с корректирующими устройствами (структура которой выражается перечнем входящих в нее звеньев и их соединений) или синтез алгоритма (его структура определяется составом и последовательностью операторов). Процедура
параметрического синтеза заключается в расчете значений параметров элементов при заданной структуре объекта, например коэффициентов корректирующих устройств.
Процедуры
анализа заключаются в исследовании проектируемого объекта или его описания, направленном на получение полезной информации о свойствах объекта. Цель анализа — проверка работоспособности объекта.
Второй методологической основой анализа систем управления являются понятия
одновариантного анализа и
многовариантного анализа, также введенное в общую теорию проектирования. Задачи, в которых исследование свойств объекта сводится к однократному решению уравнений
модели при фиксированных значениях внутренних и внешних параметров, называются задачами одновариантного анализа. Задачи, требующие многократного решения уравнений модели при различных значениях внутренних и внешних параметров, называются задачами многовариантного анализа.
Еще одно понятие из общей теории проектирования – это
анализ чувствительности, который заключается в расчете
коэффициентов чувствительности выходных параметров y
i к изменениям параметров элементов (или внешних параметров) x
i. Различают абсолютный и относительный коэффициенты чувствительности:
где xiн и yjн—номинальные значения параметров xi и yiсоответственно.
В качестве объекта параметрических исследований возьмем систему автоматического управления.
Цель управления процессом или объектом – конечный технический или экономический результат, который может быть достигнут системой управления на отдельном временном интервале ее нормального функционирования.
Более узким классом САУ является система автоматического регулирования.
-
системы автоматической стабилизации (собственно системы автоматического регулирования) - системы, в которых управляющие воздействия представляют собой заданные постоянные величины (уставки);
-
следящие системы - системы, в которых задающие воздействия представляют собой заранее неизвестные функции времени.
Специфика задачи параметрического анализа систем управления состоит в использовании специальных методов, соответствующих структурам и технической реализации таких систем. К ним можно отнести исследование области устойчивости систем с помощью аппарата D- разбиения, анализа чувствительности систем, представленных в пространстве состояний и в частотной области. Оценка робастности систем и использование метода корневого годографа также активно используются при проектировании систем управления.
В представленном электронном пособии наряду с вышеперечисленными методами исследования систем управления рассмотрены также общие методики. К ним относятся организация исследований на равномерной и равномерно распределенной сетках, применение аппарата визуализации и построение
графического интерфейса пользователя и др.
Сквозной пример, используемый для иллюстраций и практических заданий, основан на исследовании следящего привода на базе двигателя постоянного тока.
При изложении методик исследований нами будет использоваться понятие
алгоритм - точное предписание действий над входными данными, задающее процесс, направленный на преобразование произвольных входных данных из множества допустимых для данного алгоритма входных данных в полность определяемый этими входными данными результат