МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ХАРКІВСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ МІСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА К.О.Сорока
НАВЧАЛЬНИЙ ПОСІБНИК
Харків - ХНАМГ – 2006  Теорія автоматичного керування. Навчальний посібник (для студентів спеціальності 7.092202 “Електричний транспорт”) Авт. Сорока К.О. – Харків, ХНАМГ, 2006 – 187 с. Автор: К.О.Сорока. Рецензенти: д.т.н., професор ХНУРЄ В.П. Авраменко д.т.н., професор ХНАМГ О.Г. Гриб Друкується за рішенням Вченої ради ХНАМГ як навчальний посібник для студентів електротехнічних спеціальностей, протокол № 1 від 29.09.06 р. Вступ Наукова дисципліна “Теорія автоматичного керування” (ТАК) вивчає закони керування в технічних системах, розробляє методи аналізу та синтезу (побудови) систем автоматичного керування (САК). Це один з розділів загальної науки про керування, яка має назву кібернетики. Академік Колмогоров А.М. так визначив напрямок цієї науки: “Кібернетика займається вивченням систем будь-якої природи, здатних сприймати, зберігати і переробляти інформацію і використовувати її для керування та регулювання”. Залежно від природи систем, які вивчаються, кібернетика може бути поділена на технічну, біологічну, економічну та ін. Розділ кібернетики, який відноситься до технічних систем, є теорією автоматичного керування. Людство у своєму розвиткові пройшло складний шлях від кам’яного віку до сучасного розвинутого технічного суспільства. Розвиток людства можна характеризувати такими етапами: оволодіння матеріальним світом, засобами виробництва, оборони, життєзабезпечення; оволодіння енергією, спочатку енергією вітру, води, тепловою енергією, електроенергією, атомною енергією; оволодіння інформацією. Інформація стає основною продуктивною силою. Хто володіє інформацією, той володіє світом. Наукова дисципліна „Теорія автоматичного керування” вивчає закони керування переважно з інформаційної точки зору. Предметом теорії автоматичного керування є вивчення законів керування та регулювання роботи найрізноманітніших апаратів, машин, технічних систем, а також живих організмів, соціальних, організаційних та інших систем створених природою і людиною. Завданнями ТАК такі: збір та аналіз інформації про властивості САК і умови їх використання; вивчення функцій, які виконують в САК різної фізичної природи; розробка методів аналізу САК; визначення принципів роботи САК і законів керування; синтез алгоритмів керування; створення пристроїв, що реалізують високоефективні алгоритми керування. Під час вивчення цих процесів максимально абстрагуються від фізичних і конструкційних особливостей конкретних систем. Теорія автоматичного керування – це суто теоретична дисципліна, яка заснована на сучасному математичному апараті. Вона розглядає адекватні математичні моделі систем керування, тому основним методом дослідження в ТАУ є математичне моделювання. При цьому використовуються: - теорія диференційних рівнянь; - операційне числення (перетворення Лапласа); - гармонічний аналіз (перетворення Фур’є); - розділи теорії комплексної змінної. Для успішного оволодіння курсом треба повторити такі розділи з вивчених раніше предметів: Математика: Комплексні та уявні числа, форми представлення комплексних чисел, зв’язок між ними. Диференційні рівняння, лінійне однорідне і неоднорідне рівняння, системи диференційних рівнянь. Операційне числення. Перетворення Лапласа. Вирішення диференційних рівнянь методами операційного числення. Перетворення Фур’є. Ряд Фур’є та інтеграл Фур’є. Методи спектрального аналізу. Електротехніка: Основи електротехніки. Рівняння електричного кола. Змінний електричний струм. Перехідні процеси в електричному колі. Розділ 1. Предмет теорії автоматичного керування Місце ТАК серед інших наукових дисциплін Розвиток теорії автоматичного керування почався з 30-х років ХХ ст., коли були відкриті закони регулювання та вирішені задачі стійкості систем регулювання. Перші регулятори з’явилися в кінці ХІІХ ст. на початку технічного прогресу людства (1784 року). Призначені вони були для керування ро...