Теория автоматического управления : линейные системы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

№ 2182 

Кафедра компьютерных информационных 
и управляющих систем автоматики 

З.Г. Салихов 
И.Т. Кимяев 
 

Теория автоматического 
управления 

Линейные системы 

Лабораторный практикум 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом университета 

Москва  2012 

УДК 621.77 
 
C16 

Р е ц е н з е н т  
д-р техн. наук, проф. В.А. Косарев 

Салихов, З.Г. 
С16  
Теория 
автоматического 
управления : линейные 
системы : лаб. практикум / З.Г. Салихов, И.Т. Кимяев. – М. : Изд. 
Дом МИСиС, 2012. – 48 с. 
 

Лабораторный практикум выполняется в лабораторных условиях (компьютерном классе) с применением программно-технических средств моделирования законов управления. 
Предназначен для подготовки специалистов, бакалавров и магистров по 
направлениям 220700, 1500102 и 150400, а также полезен для специалистов, 
проходящих переподготовку в целях повышения квалификации в области автоматизации технологических процессов и производств. 

 

 
© З.Г. Салихов,  
И.Т. Кимяев, 2012 

СОДЕРЖАНИЕ 

Принятые сокращения..............................................................................4 
Лабораторная работа 1. Структурные схемы системы 
автоматического управления. Построение и преобразование..............5 
Лабораторная работа 2. Построение частотных характеристик 
активных и пассивных корректирующих звеньев...............................17 
Лабораторная работа 3. Исследование динамических свойств 
элементарных звеньев САУ...................................................................23 
Лабораторная работа 4. Оценка устойчивости САУ скоростью 
электродвигателя по критерию Михайлова .........................................29 
Лабораторная работа 5. Оценка качества САУ ...................................37 
Библиографический список...................................................................45
Приложение.............................................................................................46 
 

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ 

АЧХ – амплитудно-частотная характеристика 
ДПТ НВ – двигатель постоянного тока с независимым возбуждением 
ДУ – дифференциальное уравнение 
КЧХ – комплексная частотная характеристика 
ООС – отрицательная ОС 
ОС – обратная связь 
ОУ – операционные усилители 
ПФ – передаточная функция 
САУ – система автоматического управления 
ТАУ – теория автоматического управления 
ФЧХ – фазово-частотная характеристика 

Лабораторная работа 1 

СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ СИСТЕМЫ 
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ. 
ПОСТРОЕНИЕ И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ 

1.1. Цель работы 

Получить навыки построения структурной схемы по дифференциальному уравнению; освоить правила и методики преобразования 
структурных схем с помощью эквивалентных схем. 

1.2. Теоретическое введение 

Способы математического описания САУ 

Целью расчета систем автоматического управления (САУ) может 
быть решение одной из трех задач: 
задачи анализа, в которых по заданному входному воздействию и 
оператору САУ нужно исследовать закон изменения выходного сигнала; 
задачи синтеза, в которых по желаемому выходу требуется найти 
входной сигнал и оператор САУ (неопределенные параметры оператора); 
задачи идентификации, в которых по входному и выходному сигналам надо определить оператор САУ. 
В частности, для успешного решения двух первых задач необходимо иметь математическое описание САУ (совокупность математических моделей, объединенных в единую систему). Для этого требуется установить все взаимосвязи между переменными, характеризующими ее поведение, а также исследовать установившиеся и переходные режимы. 
Математическое описание САУ начинается с разбиения ее на звенья и их математического (например, аналитического или графического) описания. Динамические свойства САУ в общем случае описываются системой дифференциальных уравнений (ДУ), для составления 
которой необходимо записать уравнение каждого звена в отдельности. 
Основная задача, которую необходимо решить при выводе уравнений звеньев системы, – установить допустимую степень идеализации при упрощении звеньев. Основной прием, к которому прибегают 
при упрощении и к которому следует стремиться при выводе уравнений звеньев, – линеаризация, т.е. описание линейными дифференциальными уравнениями.