Теория автоматического управления

этом при помощи математических средств выявляются свойства систем автоматического управления и разрабатываются

рекомендации по их проектированию.
Является составной частью технической кибернетики и предназначена для разработки общих принципов автоматического управления, а также методов анализа (исследования функционирования) и синтеза (выбора параметров) систем автоматического управления (САУ) техническими объектами.

и «Механика», где описаны автоматы, созданные самим Героном и его

учителем Ктесибием: пневмоавтомат для открытия дверей храма, водяной орган, автомат для продажи святой воды и др. Идеи Герона значительно опередили свой век и не нашли применения в его эпоху.
В Средние века значительное развитие получила имитационная «андроидная» механика, когда конструкторы-механики создали ряд автоматов, подражающих отдельным действиям человека, и, чтобы усилить впечатление, изобретатели придавали автоматам внешнее сходство с человеком и называли их «андроидами», то есть человекоподобными. В настоящее время подобные устройства называют роботами, в отличие от широко распространенных во всех сферах человеческой деятельности устройств автоматического управления, которые называют автоматами.
В XIII веке немецкий философ-схоласт и алхимик Альберт фон Больштадт построил робота для открывания и закрывания дверей.
Весьма интересные андроиды были созданы в XVII—XVIII веках. В XVIII веке швейцарские часовщики Пьер Дро и его сын Анри создали механического писца, механического художника и др. Прекрасный театр автоматов был создан в XVIII в. русским механиком-самоучкой Кулибиным. Его театр, хранящийся в Эрмитаже, помещен в «часах яичной фигуры».
В зачаточном виде многие положения теории автоматического управления содержатся в Общей теории (линейных) регуляторов, которая была разработана, в основном, в 1868—1876 годы в работах Максвелла и Вышнеградского. Основополагающими трудами Вышнеградского являются: «Об общей теории регуляторов», « О регуляторах непрямого действия». В этих работах можно найти истоки современных инженерных методов исследования устойчивости и качества регулирования.
Решающее влияние на развитие отечественной методологии исследований теории автоматического управления сыграли работы выдающегося советского математика Андрея Маркова (младшего), основоположника советской конструктивистской школы математики, автора работ по теории алгоритмов и математической логике. Эти исследования нашли применение в научной и практической деятельности академика Лебедева по военной тематике — автоматах управления торпедами и наведения орудий и устойчивости крупных энергосистем.
К началу XX века и в первом его десятилетии теория автоматического управления формируется как общенаучная дисциплина с рядом прикладных разделов.

автоматического управления, а также принципы построения автоматических систем и образующих

их технических средств.
Объект управления — устройство, физический процесс либо совокупность процессов, которыми необходимо управлять для получения требуемого результата. Взаимодействие с ОУ происходит путём подачи на его условный вход управляющего воздействия (которое корректирует процессы протекающие в ОУ), при этом на выходе получается изменённый параметр (который является процессом-следствием).
Управление — процесс подаваемый на вход объекта управления, обеспечивающий такое протекание процессов в объекте управления, которое обеспечит достижение заданной цели управления на его выходе.
Цель — желаемое протекание процессов в объекте управления и получение нужного изменения параметра на его выходе.
Объекты:
управляемые
неуправляемые
Система автоматического управления (САУ) включает в себя объект управления и устройство управления.
Устройство управления — совокупность устройств, с помощью которых осуществляется управление входами объекта управления.
Регулирование — частный случай управления, цель которого заключается в поддержании на заданном уровне одного или нескольких выходов объекта управления.
Регулятор — преобразует ошибку регулирования ε(t) в управляющее воздействие, поступающее на объект управления.
Задающее воздействие g(t) — определяет требуемый закон регулирования выходной величины.

получая информации о состоянии системы на основании каких-либо признаков, временной

программы (простота и повышенная надежность, невысокое качество управления);
СУ по возмущению. УУ вырабатывает управляющее воздействие на основе информации по величине возмущающего воздействию на систему.
Замкнутые: УУ вырабатывает управляющее воздействие на основе измеренной информации по состоянию объекта по выбранному параметру.
Комбинированная система: УУ вырабатывает управляющее воздействие на основе информации о параметрах объекта и на основе информации возмущающего воздействия.

дискретного действия
По степени использования информации о состоянии объекта управления:
управление с

ОС
управление без ОС
По степени использования информации о параметрах и структуре объекта управления:
адаптивный
неадаптивный
поисковый
беспоисковый
с идентификацией
с переменной структурой
По степени преобразования координат в САУ:
детерминированный
стохастический (со случайными воздействиями)
По виду математической модели преобразования координат:
линейные
нелинейные (релейные, логические и др.)
По виду управляющих воздействий:
аналоговые
дискретные (прерывные, импульсные, цифровые)

переменной:
стабилизирующая: предписанное значение выходной переменной является неизменным.
программная: выходная переменная изменяется

по определённой, заранее заданной программе.
следящая: предписанное значение выходной переменной зависит от значения неизвестной заранее переменной на входе автоматической системы.
По количеству управляемых и регулируемых переменных:
одномерные
многомерные
По степени самонастройки, адаптации, оптимизации и интеллектуальности:
экстремальные
самонастраивающиеся
интеллектуальные
По воздействию чувствительного (измерительного) элемента на регулирующий орган:
системы прямого управления
системы косвенного управления

настройку за счет запоминания и анализа информации о поведении объекта,

его СУ и внешних воздействий. Особенностью данных систем является наличие базы данных машины логического вывода, подсистемы объяснений и др.
База знаний — формализованные правила в виде логических формул, таблиц и т. п. ИСУ используется для управления плохо формализованными или сложными техническими объектами.
Класс ИСУ соответствует признакам:
Наличие взаимодействий СУ с реальным внешним миром с использованием информационных каналов связи.
Открытость системы — нужна для пополнения и приобретения знаний.
Наличие механизмов прогноза изменений среды функционирования системы.
Неточность информации об ОУ может быть компенсирована за счет повышения интеллектуализации алгоритма управления.
Сохранение функционирования при разрыве связи.
Если ИСУ удовлетворяет всем 5-ти признакам, то она интеллектуальна в «большом», иначе в «маленьком» смысле.