Загальні методичні вказівки

Теорія автоматичного управління (ТАУ) – базова профілююча дисципліна навчального плану спеціальності 6.010100(29) “Професійне навчання. Автоматизовані системи управління промисловими установками”

Ціль викладання ТАУ – підготовка висококваліфікованих фахівців, що глибоко знають основи теорії автоматичного управління і уміють виконувати дослідницькі й розрахункові роботи зі створення і впровадження в експлуатацію автоматичних систем із широким використанням засобів сучасної обчислювальної техніки.

ТАУ почала складатися в техніці як теорія автоматичного регулювання наприкінці дев’ятнадцятого сторіччя у зв'язку зі створенням парових, а також інших машин і механізмів епохи першої промислової революції в Європі.

Роботи Дж.Максвела, І.А.Вишнеградського і А.Стодолі, присвячені задачам регулювання швидкості ходу парових машин і гідравлічних турбін, поклали початок першої фази так званого класичного періоду формування і розвитку теорії автоматичного управління.

Працями багатьох відомих вчених до початку XX сторіччя теорія автоматичного регулювання стала цілком сформованою технічною наукою. У цій науці виникло і затвердилося найважливіше визначальне поняття – поняття системи автоматичного управління (САУ), що складається з взаємодіючих між собою об'єкта регулювання і регулятора. Найпростіші диференціальні рівняння й алгебраїчні методи аналізу стійкості стали спочатку основними засобами дослідження САУ. Розвиток техніки, ріст складності об'єктів управління до середини 30-х рр. XX ст. викликало необхідність у нових, більш ефективних методах дослідження. Такими методами стають частотні методи дослідження стійкості, а згодом і якості процесів регулювання і управління в лінійних системах.

Разом з тим зросле значення урахування нелінійних ефектів при розробці САУ змушує дослідників шукати нові шляхи й звертатися до математичних теорій і методів. Праці А. М. Ляпунова з загальної теорії стійкості впливають на подальший розвиток нелінійності ТАУ. У 40-х і 50-х рр. поширюються і затверджуються як ефективні засоби дослідження автоматичних систем методи теорії нелінійних коливань, а також методи теорії імовірностей і випадкових процесів.

На цьому фундаменті працями багатьох видатних радянських і закордонних учених формуються нові напрямки. Виникають і швидко розвиваються методи синтезу систем, теорія релейних, теорія імпульсних і дискретних систем, теорія інваріантості й інші теорії, що відповідають запитам техніки і виробництва.

В даний час високий ступінь складності об'єктів управління, багатомірність, невизначеність умов функціонування, зростаючі вимоги до якості управління й інші особливості управління новою технікою породжують нові ідеї, нові принципи управління, що вимагають розробки нових теорій і методів.

Методи і теорії оптимального, стохастичного й адаптивного управління, простору стану, фільтрації, оцінювання й ідентифікації широко поширюються в дослідженнях і проектуванні систем управління. Вирішальне значення в розробках і реалізації нових систем управління здобуває обчислювальна техніка.

Вивчення названої дисципліни вимагає глибокого знання основних розділів вищої математики і теоретичних основ електротехніки.

Особливо важливе значення мають методи інтегрування лінійних диференціальних рівнянь з постійними коефіцієнтами, спектральні й операційні методи, аналіз перехідних процесів в електричних ланцюгах і їхні частотні характеристики (з використанням перетворень Лапласа і Фур'є). Тому перед вивченням тем курсу необхідно повторювати відповідні розділи курсів математики і теоретичних основ електротехніки.

Усі теми в курсі однаково важливі й настільки взаємозалежні між собою, що вивчення кожної наступної теми можливо тільки після глибокого засвоєння основних положень попередніх тем. Це безпосередньо випливає зі специфічних особливостей предмета теорії управління. Важливо врахувати, що при вивченні процесів управління динамічними об'єктами потрібно опанувати навичками досить швидкого і багаторазового переходу від абстрактної моделі до конкретної системи і, навпаки, уміти математично формулювати розглянуті в курсі технічні задачі і технічно правильно оцінювати результати математичного дослідження абстрактних моделей систем управління.

Глибоке вивчення усіх питань, передбачених програмою, можливо тільки тоді, коли пророблення рекомендованих підручників і навчальних посібників супроводжується самостійним рішенням відповідних задач, що розглядаються в цих підручниках або у спеціальних збірниках задач по теорії автоматичного управлінні. При вивченні курсу рекомендується самостійно конспектувати відповідний матеріал в послідовності, обумовленій програмою.

Проробивши тему, варто відповісти на питання для самоперевірки, що приводяться в даних методичних вказівках до кожної теми програми. Ціль цих питань – звернути увагу студентів на найбільш важливий і складний матеріал курсу.

Для студентів-заочників на екзаменаційно - настановній сесії читаються лекції по основних розділах курсу. У міжсесійний період передбачене виконання контрольної роботи відповідно до шифру прізвища студента. Контрольну роботу варто висилати на адресу кафедри систем управління у встановлений термін. Залік контрольної роботи відбувається при індивідуальній співбесіді викладача зі студентом.