Automatska regulacija

Description

Iz predgovora: Ova knjiga obrađuje teorijske osnove automatske regulacije. Ona proučava zakonitosti prijenosa i obrade informacija u samoispravljajućim sustavima i obrađuje metode proučavanja. Teorija automatske regulacije sadrži i tako važne metode i područja suvremene znanosti, kao što su teorija sustava, prijelazne pojave, analogne metode i elektronička računala. Ali ta teorija pored matematičkog aparata i tehničkih rješenja sadrži i filozofiju prilaza i način mišljenja. U ovom tekstu se namjerno pravi razlika u pristupu procesnoj regulaciji i servomehanizmima. Ta dva područja razvijala su se neovisno, a i danas se ponajčešće neovisno obrađuju. Značajka je procesne regulacije visok stupanj razvoja empiričkih metoda, dok su se u servomehanizama razvile brojne matematičke metode. Međutim, bez obzira radi li se o upravljanju alatnim strojem, o regulaciji parne turbine ili o kontroli pH-vrijednosti otopine, sve se te metode temelje na poznavanju zajedničkih načela sadržanih u teoriji automatske regulacije. Teorija automatske regulacije osnova je za rješavanje regulacijskih problema u proizvodnji: u procesnim postrojenjima, u energetskim postrojenjima, u strojarskoj proizvodnji. 1. Uvodna razmatranja 1.1. Automatizacija 1.2. Upravljanje i regulacija 1.2.1. Upravljanje 1.2.2. Regulacija 1.2.3. Osnovni zahtjevi pri regulaciji 1.2.4. Primjena regulacije u tehnici 1.3. Analiza i sinteza regulacijskog sustava 2. Matematički pristup dinamičkims ustavima 2.1. Diferencijalne jednadžbe jednostavnih sustava 2.1.1. Opis sustava 2.1.2. Klasično rješenje 2.2. Linearizacija sustava 2.3. Diferencijalne jednadžbe složenih sustava 2.4. Usporedba metoda dinamičke analize 3. Analiza u vremenskom području 3.1. Standardne pobudne funkcije 3.2. Prijelazna funkcija 3.3. Vremenski odziv osnovnih sustava 3.4. Integral konvolucije 4. Analiza u području kompleksne varijable 4.1. Laplaceova transformacija 4.1.1. Transformacija funkcija 4.1.2. Transformacija operacija 4.1.3. Dodatna svojstva Laplaceove transformacije 4.1.4. Obratna transformacija 4.2. Rješavanje diferencijalnih jednadžbi 4.3. Prijenosna funkcija 4.4. Prijenosna funkcija osnovnih sustava 4.5. Analiza složenih sustava 4.5.1. Složeni sustavi bez protudjelovanja 4.5.2. Složeni sustavi s protudjelovanjem 5. Analiza u frekvencijskom području 5.1. Sinusna prijenosna funkcija 5.2. Grafički prikaz frekvencijskog odziva 5.2.1. Nyquistov dijagram 5.2.2. Bodeovi dijagrami 5.2.3. Nicholsov dijagram 5.3. Frekvencijski odziv osnovnih sustava 5.4. Grafička analiza složenih sustava 5.5. Fazno neminimalni sustavi 6. Regujacijski objekti 6.1. Pristup proučavanju objekata 6.2. Staze bez izjednačenja 6.3. Staze s izjednačenjem 6.4. Mogućnost regulacije procesa 7. Regulacijski uređaji 7.1. Vladanje regulacijskih uređaja 7.2. Mjerni članovi 7.2.1. Mjerno osjetilo 7.2.2. Mjerni pretvarač 7.2.3. Daljinski prijenos signala 7.3. Regulacijski članovi 7.3.1. Komparator 7.3.2. Regulator 7.3.3. Regulacijsko pojačalo 7.4. Izvršni članovi 7.4.1. Postavni pogon 7.4.2. Postavni član 7.5. Izbor pomoćne energije u regulacijskom krugu 8. Analiza regulacijskog kruga 8.1. Regulacijsko djelovanje 8.2. Točnost regulacije 8.2.1. Tipovi servomehanizama 8.2.2. Trajno regulacijsko odstupanje 8.3. Stabilnost regulacije 8.3.1. Pojam stabilnosti sustava 8.3.2. Hurwitzov kriterij stabilnosti 8.3.3. Routhov kriterij stabilnosti 8.3.4. Nyquistov kriterij stabilnosti 8.3.5. Mihajlovljev kriterij stabilnosti 8.4. Egzaktan izvod Nyquistova kriterija 9. Sinteza regulacijskog kruga 9.1. Zahtjevi kod sinteze 9.1.1. Zahtjevi u vremenskom području 9.1.2. Zahtjevi u frekvencijskom području 9.1.3. Optimalizacija 9.2. Sinteza servomehanizama izborom pojačanja 9.3. Sinteza servomehanizama pomoću kompenzacije 9.3.1. Serijska kompenzacija 9.3.2. Povratna kompenzacija 9.4. Sinteza procesa izborom regulatora 9.4.1. Izbor regulatora 9.4.2. Metode podešavanja regulatora 9.5. Sinteza procesa pomoću dodatnih petlji 10. Metoda lokusa korijena 10.1. Lokus korijena 10.2. Konstrukcija lokusa korijena 10.3. Osnovni oblici lokusa korijena 10.4. Sinteza pomoću lokusa korijena 10.4.1. Zahtjevi u području kompleksne varijable 10.4.2. Izbor pojačanja na lokusu korijena 10.4.3. Kompenzacija pomoću lokusa korijena 10.5. Kontura korijena 11. Impulsni sustavi 11.1. Impulsni modulator 11.2. z-transformacija 11.2.1. Direktna transformacija 11.2.2. Obratna transformacija 11.2.3. Impulsna prijenosna funkcija 11.2.4. Algebra blokova 11.3. Izglađivanje impulsnog niza 11.3.1. Frekvencijski sadržaj impulsnog niza 11.3.2. Impulsni formator 11.4. Analiza impulsnih regulacijskih sustava 11.4.1. Točnost regulacije 11.4.2. Stabilnost regulacije 11.5. Modificirana z-transformacija 12. Metoda prostora stanja 12.1. Prostor stanja 12.2. Matrični račun 12.2.1. Tipovi kvadratnih matrica 12.2.2. Algebra matrica 12.2.3. Svojstvene vrijednosti matrice 12.2.4. Ostale operacije s matricama 12.3. Matematički model s varijablama stanja 12.3.1. Dinamičke jednadžbe stanja 12.3.2. Postavljanje dinamičkih jednadžbi stanja 12.3.3. Transformacija na normalni oblik 12.4. Rješenje dinamičkih jednadžbi stanja 12.4.1. Prijenosna funkcija kao rješenje 12.4.2. Matrica prijelaza kao rješenje 12.5. Analiza regulacijskih sustava 12.5.1. Regulacijski sustav s varijablama stanja 12.5.2. Točnost regulacije 12.5.3. Stabilnost regulacije 12.6. Varijable stanja i prijenosna funkcija 12.7. Upravljivost i mjerljivost 13. Nelinearni sustavi 13.1. Nekontinuirane nelinearnosti 13.2. Metoda harmoničke ravnoteže 13.2.1. Opisna funkcija 13.2.2. Analiza stabilnosti 13.2.3. Frekvencijski varijantna opisna funkcija 13.3. Metoda fazne ravnine 13.3.1. Fazna ravnina 13.3.2. Konstrukcija faznih portreta 13.3.3. Značajke faznih portreta 13.3.4. Analiza nelinearnih regulacijskih krugova 13.4. Direktna metoda Ljapunova 14. Analogna računala 14.1. Fizikalne analogije 14.2. Simulator 14.3. Diferencijalni analizator 14.3.1. Sklopovi za linearne operacije 14.3.2. Generatori vremenskih funkcija 14.3.3. Programiranje metodom najviše derivacije 14.3.4. Programiranje simulacijom prijenosnih funkcija 14.3.5. Sklopovi za nelinearne operacije 14.3.6. Simulacija nelinearnih sustava 15. Prilog — Povezanost vremenskog ifrekvencijskog područja 15.1. Fourierov rad 15.2. Fourierov integral 15.3. Laplaceova transformacija Literatura Kazalo pojmova