Szabályozások dinamikája - Lineáris szabályozáselmélet

Ismertető: Az öt részben felépített mű áttekinti a korszerű lineáris szabályozáselmélet fontosabb kérdéseit - Tartalom:
Előszó 17
Első rész
Bevezetés 23
A szabályozási rendszerek alapfogalmai 23
A szabályozásokkal kapcsolatos definíciók és jelölések 23
A szabályozási rendszer és szervei 24
A szabályozási kör egyszerűsített működési vázlata 26
Irodalom 26
Az átviteli tagok tárgyalásmódjai 28
Tipikus determinisztikus jelek 28
Az impulzusfüggvény tulajdonságai 31
A differenciálegyenlet módszer 33
A súlyfüggvény és a szuperpozíció tétel 34
A Laplace-transzformáció 36
Az átviteli függvény 40
A frekvencia jelleggörbe 43
A Bode-diagramok 46
A Nicholson-diagram 46
Az átviteli tagok jellemzésének összefoglalása 47
Átviteli tagok összekapcsolása 51
Szabályozó szervek átviteli függvényei 51
Irodalom 58
Zárt szabályozási rendszerek 59
Zárt rendszerek átviteli függvényei 59
A szabályozási rendszerek típusai 61
Hibaegyütthatók 61
Irodalom 64
Jel-folyam ábrák 65
A jel-folyam ábrák alapvető tulajdonságai 65
A jel-folyam ábrákra vonatkozó néhány definíció 67
A jel-folyam ábrák és a hatásvázlatok összehasonlítása 68
A jel-folyam ábrák megszerkesztése 69
A jel-folyam ábrák egyszerűsítése 72
Néhány példa a jel-folyam ábrák egyszerűsítésére 76
A jel-folyam ábrák általános képlete 81
A visszacsatolás néhány alapvető tulajdonságai 84
Többhurkos rendszerek alapfogalmai 87
Következtetések 92
Irodalom 92
Lineáris rendszerek stabilitáskritériumai 93
A stabilitás fogalma 95
A Routh-féle stabilitási kritérium 95
A Hurwitz-féle stabilitási kritérium 96
A Mihajlov-Leonhard-féle stabilitási kritérium 97
A D-szétválasztás 97
A Nyquist-féle stabilitási kritérium 99
A Bode-féle stabilitási kritérium 100
A Nichols-féle stabilitási kritérium 100
A stabilitási kritériumok összehasonlítása 100
Irodalom 101
A gyök-helygörbe módszer 103
A gyök-helygörbe módszer alapösszefüggései 103
A gyök-helygörbe megszerkesztésének szabályai 106
A szerkesztési szabályok magyarázata 107
Példák a gyök-helygörbe módszer alkalmazására 109
Néhány példa a gyök-helygörbe menetére 113
A különböző módszerek összehasonlítása 114
Irodalom 116
Szabályozási körök kompenzálása 117
Soros kompenzálás 117
Visszavezetéses kompenzálás 118
Néhány megjegyzés a kompenzálással kapcsolatban 120
Irodalom 121
Kapcsolat az időtartomány és a frekvenciatartomány között 122
Definíciók 122
A dinamikus viselkedés és a zárt rendszer pólusainak kapcsolata 124
A domináns póluspár 124
A valós pólusok és zérushelyek hatása 128
Az átmeneti függvény együtthatóinak meghatározása 129
Előreszámított görbék használata 131
Ökölszabályok 132
A trapézszabály 132
A frekvencia jelleggörbe meghatározása az átmeneti függvényből 134
Irodalom 136
Többváltozós szabályozási rendszerek 138
A mátrixszámítás alapjai 138
A többváltozós szabályozott szakasz 139
A zárt többváltozós szabályozási rendszer 142
A függetlenség elve 144
Többváltozós rendszerek stabilitása 145
Többváltozós rendszerek állandósult állapota 146
Irodalom 148
Második rész
Lineáris szabályozási rendszerek optimalizálása 153
Az optimalizálás fogalma 153
Az optimalizálás integrálkritériumai 154
Az ideális integrálkritérium 156
Az I10 integrálkritérium kiértékelése 159
Az I1m integrálkritérium kiértékelése 160
Az általános négyzetes integrálkritérium 162
Irodalom 164
Az egyszerű négyzetes integrálkritérium 166
Szorzatfüggvény integráljának kiszámítása 166
A négyzetfüggvény integráljának kiszámítása 166
A Parseval-tétel pozitívidő-függvényekre 168
A reziduum-tétel felhasználása a négyzetes integrál érték kiszámítására 169
További példák a Parseval-tétel szabályozástechnikai alkalmazására 171
Megjegyzések az egyszerű négyzetes integrálérték kiszámításához 176
Ideális jel megközelítése az egyszerű négyzetes integrálkritérium szerint 181
Az idővel súlyozott négyzetes integrálkritérium 182
Irodalom 183
Optimalizálás korlátozás figyelembevételével 184
Az optimalizálási feladat megfogalmazása 184
Az optimalizálás feladatának megoldása 186
Néhány kiegészítő megjegyzés 193
Az optimális átviteli függvény meghatározása egyszerűsített levezetéssel 196
Az optimális szabályozó átviteli függvény mátrixának megállapítása 197
Egy kiegészítő megjegyzés 203
Irodalom 204
Gyakorlati szabályok a szabályozók optimális beállítására 205
Szabályozók beállítása a Ziegler-Nichols-szabállyal 205
Szabályozók beállítása a szabályozott szakasz átmeneti függvénye alapján 207
Szabályozók beállítása Kessler szerint 208
Irodalom 208
Harmadik rész
Szabályozási rendszerek statisztikus analízise és szintézise 213
Irodalom 214
Megjegyzések a szabályozástechnikában leggyakrabban használt függvénytranszformációkról 215
Definíciók és transzformálási szabályok 216
Példák a transzformált függvények meghatározására 220
Inverz transzformációk végrehajtása 221
Összefoglalás 225
Irodalom 226
Sztochasztikus jelek és valószínűség-sűrűségfüggvényeik 227
Valószínűségszámítási alapfogalmak 227
Sztochasztikus folyamatok 233
Stacionárius folyamatok és jelek 237
Ergodikus hipotézis 240
Irodalom 242
Korrelációfüggvények 243
Az autokorreláció-függvény definíciói 244
A keresztkorreláció-függvény definíciói 244
Stacionárius, ergodikus folyamatok korrelációfüggvényeinek legfontosabb tulajdonságai 246
Kiegészítő megjegyzések a korrelációfüggvényekkel kapcsolatban 248
A korrelációfüggvények kísérleti meghatározása 250
A korrelációfüggvény meghatározása elméleti megfontolások alapján 252
Teljesítmény-sűrűségspektrumok 259
A Wiener-Hinchin-féle összefüggések 259
A teljesítmény-sűrűségspektrumok fizikai magyarázata 260
A teljesítmény-sűrűségspektrumok fontosabb tulajdonságai 264
A teljesítmény-sűrűségspektrumok meghatározása az autokorreláció-függvényekből 265
A teljesítmény-sűrűségspektrumok közvetlen kiszámítása 269
A teljesítmény-sűrűségspektrum mérése 271
Irodalom 272
A szabályozási rendszerek analízise 273
Szabályozási rendszerek sztochasztikus bemenő- és kimenőjele közötti kapcsolatok 273
Kapcsolat a korrelációfüggvények között 275
Kapcsolat a teljesítmény-sűrűségspektrumok között 280
Néhány megjegyzés a szabályozási rendszerek analízisével kapcsolatban 281
Szabályozási rendszerek szintézise 288
A négyzetes középhiba minimalizálása 288
Példa a Wiener-Hopf-integrálegyenlet közvetlen megoldására az időtartományban 292
Zárt képlet a fizikailag megvalósítható optimális súlyfüggvény illetve átviteli függvény meghatározására 295
Összefoglaló megjegyzések a zárt képlet alkalmazásához 299
Példa a zárt képlet alkalmazására 300
A Wiener-Hopf-integrálegyenlet megoldásának változata 303
A zaj figyelembevétele. A fizikailag megvalósítható optimális átviteli függvény speciális esetei 306
Példák az optimális rendszerszintézisre, zaj jelenlétekor 310
Az optimális átviteli függvény közelítő kifejezése gyenge jel és erős zaj esetén 316
A négyzetes középhiba kiszámítása 317
Az optimális rendszerszintézis feladatának egyszerűsített megoldása korrelálatlan jel és zaj esetén 322
A négyzetes középhiba minimalizálásának gyakorlati módszere 328
Irodalom 330
A szabályozási rendszerek szintézisének néhány különleges esete 331
Félig szabad alakzat esetén a hiba négyzetes középértékének minimalizálása 331
Példák a fizikailag megvalósítható optimális, egyenértékű soros kompenzáló tag meghatározására 335
A négyzetes középhiba minimalizálás korlátozások figyelembevételével 337
Példa a korlátozás figyelembevételére 343
Irodalom 345
Optimális átviteli függvények egyszerűsített levezetése 346
Teljesen szabad alakzat 346
Félig szabad alakzat 348
Félig szabad alakzat korlátozással 349
Összefoglalás 351
Irodalom 351
Többváltozós rendszerek optimális átviteli függvényének egyszerűsített levezetése 352
Módszerek az optimális átviteli függvények kiszámítására 352
Javasolt módszer többváltozós optimális rendszerek meghatározására 353
Szemléltető példa a többváltozós optimális rendszerméretezésre 359
Félig szabad alakzatú többváltozós rendszer optimális méretezése 362
Félig szabad alakzatú többváltozós rendszer korlátozással 364
Irodalom 366
Befejezés 367
A statisztikus módszer értékelése és a további fejlődés iránya 367
Negyedik rész
Mintavételező és digitális szabályozási rendszerek 371
Bevezetés 371
A szakaszos működésű rendszerek jelentősége 371
A mintavételező és digitális rendszerek osztályozása 372
A mintavételező és digitális szabályozási rendszerek elméleti tárgyalási módszerei 375
A mintavételező eljárások osztályozása 375
Irodalom 379
Elméleti alapok 380
Az egyszerű mintavételező eljárás 380
A mintavételezés mint impulzusmoduláció 383
A transzformációs képletek meghatározása a komplex konvolució tétele segítségével 387
A Shannon-féle mintavételezési tétel 390
Zárt képlet a disztkrét Laplace-transzformált illetve a z-transzformált meghatározása 393
A z-transzformáció táblázatai 400
Az inverz z-transzformált kiértékelése 403
Néhány példa az inverz z-transzformációra 405
A z-transzformációra vonatkozó tételek 408
Irodalom 412
A módosított z-transzformáció 413
A módosított z-transzformáció meghatározása végtelen sor alakban 413
A módosított z-transzformáció meghatározása komplex konvolúcióval 420
A módosított z-transzformált harmadik alakja 426
Az inverz módosított z-transzformált 427
A módosított z-transzformációra vonatkozó tételek 427
Feladat 428
Irodalom 429
A mintavételező rendszerek átviteli függvényei 429
Az impulzusátviteli függvény (z-átviteli függvény) 429
Az impulzusátviteli függvény tulajdonságai 435
Nyitott mintavételező rendszerek eredő átviteli függvényei 435
Irodalom 439
Zárt mintavételező rendszerek eredő átviteli függvényei 440
A kimenőjel z-transzformáltjának illetve módosított z-transzformáltjának meghatározása 447
Példák egyszerű mintavételező rendszerekre 447
Többszörös mintavételezés 452
Mintavételező rendszerek jel-folyam diagramja 457
Irodalom 462
Tartóáramkörök, tartószervek 463
A tartószervek osztályozása 463
Zérusrendszerű tartószerv 465
Elsőrendű tartószerv 466
Általánosított elsőrendű tartószerv 470
Tartószerv megvalósítása áramkörökkel 471
Irodalom 472
A digitális integrálok impulzusátviteli függvényei 473
A numerikus integrálás alapösszefüggései 473
Integrálás a téglány-szabály szerint 475
Integrálás a trapéz-szabály szerint 476
Integrálás a Simpson-szabály szerint 477
Integrálás a második Simpson-szabály szerint 479
A digitális integrátorok összehasonlítása 480
Az integrálás z-alakjai 481
Módosított z-alakok 485
Irodalom 486
Digitális és mintavételező rendszerek stabilitása 487
A szakaszos működésű rendszerek stabilitásának általános feltételei 487
A módosított Routh-Hurwitz-kritérium 490
A Schur-Cohn-kritérium 492
Nyquist-diagram és -kritérium 494
Közelítő Nyquist-diagram és -kritérium 497
Kiegészítő megjegyzések a frekvencia jelleggörbék használatához 498
Bode-diagramok alkalmazása 500
Gyök-helygörbe módszer 501
Irodalom 504
Mintavételező rendszerek méretezése a szokásos módszerek alapulvételével 505
A szakaszos működésű rendszer közelítése folytonos működésű rendszerrel 506
Az Y*(jw) diszkrét frekvencia jelleggörbe közelítése a fő összetevőkkel 507
Méretezés az időtartományban 507
Szakaszos működésű kompenzáló szerv 509
Mintavételező szerv bevezetése a szabályozott szakasz és a kompenzáló szerv közé 514
Irodalom 514
Optimális szabályozású digitális szabályozókkal 515
Véges szabályozási illetőleg beállási idejű rendszer 516
Minimum típusú rendszer méretezése, ha a szabályozott szakasz impulzusátviteli függvényének nincs mindegyik pólusa vagy zérushelye az egységsugarú körön belül 520
Optimális rendszerméretezés enyhítő tényezőkkel 522
A mintavételezés közötti hullámosság leküzdése 524
Kiegészítő megjegyzések a digitális szabályozókra 525
Digitális kompenzálószervek megvalósítása 527
Irodalom 529
Mintavételezett sztochasztikus folyamatok 530
A kétoldalas z-transzformáció 530
A korrelációsorozat és az impulzus teljesítmény-sűrűségspektrum 535
A korrelációsorozat és az impulzus teljesítmény-sűrűségspektrum tulajdonságai 536
A hibajel négyzetes középértékének minimalizálása 538
Az optimális impulzusátviteli függvény egyszerűsített levezetése 541
Példák az optimális impulzusátviteli függvény kiszámítására 542
Többváltozós rendszerek 544
Irodalom 547
Véges mintavételezési időtartamú rendszerek 548
Irodalom 561
Ötödik rész
Függelék 563
A négyzetes integrálok kiszámítása 563
Függvényösszetevők a trapézmódszer használatához 579
Irodalom 585
Idézett könyvek jegyzéke 585
Tárgymutató 593 - További ismertető: "Belelapozás".