Teoria sterowania

• Druk: 2021
• Autor: Jacek Kabziński
• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN

Układy sterowania i regulacji wykorzystujące sprzężenie zwrotne są wszechobecne. Jesteśmy nimi otoczeni w życiu codziennym. Są nieodzowne w urządzeniach technicznych, natura wyposażyła w nie organizmy i systemy biologiczne, działają w systemach gospodarczych i ekonomicznych. Teoria sterowania jest elementarnym językiem, który pozwala zrozumieć i efektywnie projektować układy sterowania, dla różnorodnych zastosowań. Książka „TEORIA STEROWANIA. Projektowanie układów regulacji” jest podstawowym kursem takiego języka wzbogaconym w liczne przykłady i ćwiczenia pozwalające na nabycie biegłości w praktycznym projektowanie układów ze sprzężeniem zwrotnym.

Książka jest nowoczesnym podręcznikiem automatyki i teorii sterowania, prezentuje współczesny kanon wiedzy realizowany w programach studiów na całym świecie i jest dostosowana do współczesnych technik realizacji układów sterowania.
Książka przeznaczona jest dla studentów automatyki, robotyki, mechatroniki, elektroniki i innych kierunków z nimi związanych, oraz dla inżynierów zajmujących się projektowaniem, konfigurowaniem i eksploatowaniem nowoczesnych układów

• Kategorie:
  1. Ebooki i Audiobooki »
  2. Ebooki »
  3. Ebooki popularnonaukowe i specjalistyczne »
  4. Technika
• Język wydania: polski
• ISBN: 978-83-01-21705-1
• ISBN druku: 978-83-01-21532-3
• Liczba stron: 512

Wstęp 9
CZĘŚĆ I. Liniowe modele ukłdynamicznych  13
1. Liniowe modele układów dynamicznych – wprowadzenie  15
	1.1. Systemy i sygnały 15
	1.2. Modelowanie systemów  17
	1.3. Linearyzacja – metody i przykłady  18
2. Modele układów dynamicznych z czasem ciągłym – równania stanu  24
	2.1. Definicja zmiennych stanu  24
	2.2. Liniowy układ dynamiczny 25
	2.3. Rozwiązanie równania stanu 26
	2.4. Rozwinięcie macierzy tranzycyjnej w szereg potęgowy  28
	2.5. Postać macierzy tranzycyjnej w przypadku pojedynczych wartości własnych macierzy stanu  30
	2.6. Modalna postać trajektorii stanu w przypadku pojedynczych wartości własnych macierzy stanu  32
	2.7. Macierz tranzycyjna i trajektoria wektora stanu w przypadku niediagonalizowalnej macierzy stanu  37
	2.8. Trajektoria stanu wyznaczana od chwili t0 > 0  40
	2.9. Równanie wyjścia 40
	2.10. Liniowe przekształcenie zmiennych stanu 41
	2.11. Opis złożonych układów liniowych  42
	2.12. Stabilne, liniowe układy dynamiczne  47
3. Modele układów dynamicznych z czasem ciągłym – transmitancja  55
	3.1. Transmitancja liniowego układu dynamicznego  55
	3.2. Transmitancja a liniowe równanie różniczkowe n-tego rzędu 58
	3.3. Odpowiedź układu o jednym wejściu i jednym wyjściu 59
	3.4. Transmitancja układów złożonych  64
	3.5. Wybór zmiennych stanu dla układu o znanej transmitancji  67
	3.6. Charakterystyki częstotliwościowe  76
	3.7. Zera transmitancji 84
4. Modele układów dynamicznych z czasem dyskretnym – równania stanu 89
	4.1. Dyskretyzacja w czasie  90
	4.2. Liniowy, dyskretny układ dynamiczny 93
	4.3. Rozwiązanie równania stanu 95
	4.4. Właściwości macierzy tranzycyjnej układu dyskretnego  98
	4.5. Postać macierzy tranzycyjnej układu dyskretnego w przypadku pojedynczych wartości własnych macierzy stanu  99
	4.6. Modalna postać trajektorii stanu w przypadku pojedynczych wartości własnych macierzy stanu  101
	4.7. Macierz tranzycyjna i trajektoria wektora stanu układu dyskretnego w przypadku niediagonalizowalnej macierzy stanu  105
	4.8. Dyskretna trajektoria stanu wyznaczana od chwili k0T > 0  107
	4.9. Równanie wyjścia 108
	4.10. Liniowe przekształcenie zmiennych stanu 109
	4.11. Opis złożonych układów liniowych  109
	4.12. Stabilne, liniowe, dyskretne układy dynamiczne  110
5. Modele liniowych układów dynamicznych z czasem dyskretnym – transmitancja 117
	5.1. Transmitancja dyskretna liniowego układu dynamicznego  117
	5.2. Transmitancja a liniowe równanie różnicowe n-tego rzędu  120
	5.3. Odpowiedź układu o jednym wejściu i jednym wyjściu  122
	5.4. Transmitancja dyskretna próbkowanego układu ciągłego  125
	5.5. Transmitancja układów złożonych  135
	5.6. Wybór zmiennych stanu dla układu o znanej transmitancji  138
	5.7. Charakterystyki częstotliwościowe  146
	5.8. Zera transmitancji 155
INTERMEDIUM Przykłady analizy układów dynamicznych  161
	P1. Analiza właściwości układu drugiego rzędu o rzeczywistych, różnych wartościach własnych  163
	P2. Analiza właściwości układu drugiego rzędu o podwójnych, rzeczywistych wartościach własnych 176
	P3. Analiza właściwości układu drugiego rzędu o zespolonych wartościach własnych  190
CZĘŚĆ II Projektowanie układów sterowania 197
6. Sterowanie – struktury i wymagania  199
	6.1. Struktury układów sterowania 199
	6.2. Wymagania stawiane układom sterowania 200
	6.3. Metody projektowania  202
7. Projektowanie ciągłych układów regulacji modelowanych za pomocą transmitancji 204
	7.1. Transmitancyjne modele układów regulacji 204
	7.2. Stabilność układu zamkniętego 209
	7.3. Wrażliwość, odporność i tłumienie zakłóceń w układzie zamkniętym  215
	7.4. Układy odwracające fazę – ćwiczenia z kryterium Nyquista  230
	7.5. Odtwarzanie harmonicznych wymuszeń i tłumienie harmonicznych zakłóceń w stanach ustalonych 234
	7.6. Odtwarzanie wielomianowych wymuszeń w stanach ustalonych – układy astatyczne 236
	7.7. Związki między charakterystykami częstotliwościowymi a czasowymi 240
	7.8. Ograniczenia i sposoby projektowania 242
	7.9. Proste zasady projektowania skomplikowanych regulatorów 246
	7.10. Składnik forsujący sterowania 250
	7.11. Regulatory PID  255
8. Projektowanie dyskretnych układów regulacji modelowanych za pomocą skalarnej transmitancji 264
	8.1. Transmitancyjne modele dyskretnych układów regulacji  264
	8.2. Stabilność układu zamkniętego 265
	8.3. Odtwarzanie wielomianowych wymuszeń w stanach ustalonych – dyskretne układy astatyczne  270
	8.4. Odporność stabilności w układzie zamkniętym, tłumienie dyskretnych zakłóceń harmonicznych i odtwarzanie dyskretnych, harmonicznych wymuszeń  275
	8.5. Metody projektowania dyskretnych układów regulacji 276
	8.6. Dyskretne regulatory PID  282
9. Sterowalność i obserwowalność układów ciągłych  286
	9.1. Podstawowe zależności opisujące ciągłe układy dynamiczne w przestrzeni stanów  286
	9.2. Sterowalność układów ciągłych 295
	9.3. Obserwowalność układów ciągłych  305
	9.4. Dekompozycja Kalmana i realizacja minimalna  311
10. Sterowalność i obserwowalność układów dyskretnych 318
	10.1. Podstawowe zależności opisujące dyskretne układy dynamiczne w przestrzeni stanów 318
	10.2. Sterowalność układów dyskretnych  325
	10.3. Obserwowalność układów dyskretnych 330
	10.4. Dekompozycja Kalmana i realizacja minimalna  335
	10.5. Sterowalność a okres próbkowania  335
11. Lokowanie biegunów układu zamkniętego 338
	11.1. Statyczne sprzężenie zwrotne od wyjścia obiektu 338
	11.2. Statyczne sprzężenie zwrotne od wektora stanu w układzie jednowejściowym   342
	11.3. Astatyzm w jednowejściowym układzie ze sprzężeniem zwrotnym od wektora stanu 348
	11.4. Sprzężenie od wektora stanu minimalizujące kwadratowy wskaźnik jakości – układ ciągły 352
	11.5. Sprzężenie od wektora stanu minimalizujące kwadratowy wskaźnik jakości – układ dyskretny 358
	11.6. Lokowanie biegunów układu dyskretnego w zerze – układy dead-beat  359
	11.7. Przykłady projektowania układów sterowania metodą lokowania biegunów 362
12. Odtwarzanie zmiennych stanu  373
	12.1. Obserwator Luenbergera  373
	12.2. Projektowanie obserwatora w układzie jednowyjściowym  377
	12.3. Obserwator zakłóceń 378
	12.4. Obserwator zredukowany  379
	12.5. Wykorzystanie obserwatora do przesuwania biegunów w układzie o jednym wejściu i jednym wyjściu 381
	12.6. Obserwator + regulator proporcjonalny = kompensator dynamiczny  383
	12.7. Regulacja ze składnikiem forsującym  386
	12.8. Astatyzm w układzie z obserwatorem  390
	12.9. Przykłady projektowania układów regulacji z obserwatorem 391
DODATKI  411
D0. Matematyczne podstawy automatyki 413
	D0.1. Liczby i wektory 413
	D0.2. Elementy analizy matematycznej  421
	D0.3. Podstawy rachunku macierzowego  426
D1. Transformata Laplace’a 433
	D1.1. Definicja 433
	D1.2. Podstawowe właściwości przekształcenia Laplace’a 435
	D1.3. Przykłady wykorzystania właściwości transformaty Laplace’a 438
	D1.4. Obliczanie transformat odwrotnych  441
D2. Transformata Z  443
	D2.1. Definicja transformaty Z  443
	D2.2. Właściwości transformaty Z 444
	D2.3. Transformata odwrotna  446
	D2.4. Liniowe równania różnicowe 447
D3. Typowe elementy liniowych, ciągłych systemów dynamicznych 449
	D3.1. Element proporcjonalny  450
	D3.2. Element inercyjny pierwszego rzędu  450
	D3.3. Idealny element całkujący  453
	D3.4. Idealny element różniczkujący 455
	D3.5. Element różniczkujący rzeczywisty (różniczkujący z inercją) 456
	D3.6. Regulator PD  459
	D3.7. Element całkujący z inercją 461
	D3.8. Element inercyjny drugiego rzędu 465
	D3.9. Element oscylacyjny 468
	D3.10. Element opóźniający 472
	D3.11. Korektor opóźniający fazę  472
	D3.12. Korektor przyspieszający fazę 478
	D3.13. Korektor przyspieszająco/opóźniający fazę 485
	D3.14. Regulator PI  485
	D3.15. Regulator PID  487
D4. Dyskretne odpowiedniki elementarnych układów dynamicznych 490
	D4.1. Element inercyjny pierwszego rzędu  492
	D4.2. Element całkujący 493
	D4.3. Element różniczkujący 494
	D4.4. Układ różniczkujący z inercją 495
	D4.5. Regulator PD  497
	D4.6. Układ całkujący z inercją  497
	D4.7. Układ inercyjny drugiego rzędu 499
	D4.8. Układ oscylacyjny 500
	D4.9. Element opóźniający 502
	D4.10. Korektor opóźniający fazę  504
	D4.11. Korektor przyspieszający fazę 505
	D4.12. Regulator PI  507
Bibliografia, a raczej, co jeszcze przeczytać … 509
Skorowidz  513