Теория судовых автоматических систем

Настоящий учебник написан в соответствии с программой курса «Теория судовых автоматических систем», читаемого автором на факультете корабельной электрорадиотехники и автоматики Ленинградского электротехнического института имени В. И. Ульянова (Ленина). Для усвоения студентами основ теории автоматических систем, а также вопросов практического применения теории при исследовании и проектировании конкретных типов судовых систем учебным, планом предусмотрен ряд специальных курсов, в частности: «Моделирование судовых автоматических систем», «Автоматические системы управления подвижными объектами», «Теория управления и автоматизированные системы управления», «Основы теории систем автоматизированного проектирования». Поэтому в настоящем учебнике даются лишь некоторые аспекты построения и исследования оптимальных систем, применения ЭВМ для проектирования судовых автоматических систем, а также оптимизации систем на основе методов математического программирования. Особое внимание обращено автором на методическое построение книги. Так, рассмотрение вопросов анализа и синтеза линейных автоматических систем подкреплено сквозным примером расчета судовой системы. Каждая глава заканчивается вопросами, позволяющими обеспечить самостоятельную работу студентов и использование в учебном процессе технических средств обучения. Одновременно построение книги призвано помочь студентам в работе над курсовыми расчетами и в подготовке к выполнению лабораторных работ по курсу.

Содержание
Предисловие
Введение
Глава 1. Основы линейной теории судовых автоматических систем
§ 1. 1. Принципы построения судовых автоматических систем (САС)
Основные понятия и определения
§ 1.2. Функциональные схемы САС
Функциональные схемы САС управления курсом судна
Функциональная схема САС управления бортовыми рулями успокоителя качки
Функциональная схема САС стабилизации напряжения генератора постоянного тока
§ 1.3. Классификация САС
§ 1.4. Принцип суперпозиции. Понятие звена. Структурная схема САС
§ 1.5. Типовые воздействия
§ 1.6. Методика составления дифференциальных уравнений САС. Передаточные функции
§ 1.7. Уравнения САС в переменных состояния. Понятие об управляемости и наблюдаемости многомерной САС
§ 1.8. Решение уравнения САС. Переходные и установившиеся процессы
§ 1.9. Частотные характеристики САС
§ 1.10. Связь между переходной характеристикой h (t), функцией веса w(t) и передаточной функцией W (р)
§ 1.11. Реакция САС на произвольный входной сигнал
§ 1.12. Типовые звенья САС и их характеристики
§ 1.13. Схемы соединения звеньев. Передаточные функции разомкнутой и замкнутой САС
§ 1.14. Построение и преобразование структурных схем САС
§ 1.15. Структурные схемы САС
§ 1.16. Статические и астатические САС
Вопросы к главе 1
Глава 2. Устойчивость линейных судовых автоматических систем
§ 2.1. Условие устойчивости САС
§ 2.2. Аналитические критерии устойчивости
§ 2.3. Частотные критерии устойчивости
Вопросы к главе 2
Глава 3. Методы оценки качества судовых автоматических систем
§ 3.1. Показатели качества САС
§ 3.2. Точность САС
§ 3.3. Аналитические методы оценки качества САС
§ 3.4. Интегральные методы оценки качества переходного процесса
§ 3.5. Частотные методы оценки качества САС
§ 3.6. Оценка качества САС по кривой переходного процесса. Метод трапецеидальных характеристик
Вопросы к главе 3
Глава 4. Синтез линейных судовых автоматических систем
§ 4.1. Содержание процесса проектирования САС
§ 4.2. Статический и динамический расчеты САС
§ 4.3. Сущность ввода производных и интегралов в закон управления
§ 4.4. Синтез корректирующих устройств. Методика построения желаемой ЛAX
§ 4.5. Порядок построения желаемой ЛАХ при синтезе корректирующего устройства
§ 4.6. Синтез последовательной корректирующей цепи
§ 4.7. Синтез параллельной корректирующей цепи
§ 4.8. Выбор параметров корректирующих устройств путем построения областей устойчивости и линий равных запасов устойчивости
§ 4.9. Повышение точности САС путем применения принципа инвариантности
Вопросы к главе 4
Глава 5. Линейные судовые автоматические системы при случайных воздействиях
§ 5.1. Общее понятие о случайных процессах. Математическое ожидание и дисперсия случайной функции
§ 5.2. Корреляционная функция
§ 5.3. Спектральная плотность
§ 5.4. Методика обработки реализаций случайной функции, полученных из опыта
§ 5.5. Морское волнение как случайный стационарный процесс
§ 5.6. Реакция линейной САС на стационарный случайный входной сигнал
§ 5.7. Определение средней квадратической ошибки САС при стационарном случайном входном сигнале
Вопросы к главе 5
Глава 6. Нелинейные судовые автоматические системы
§ 6.1. Типовые нелинейные характеристики САС
§ 6.2. Структурные схемы нелинейных систем
§ 6.3. Уравнения движения нелинейных систем
§ 6.4. Метод фазовой плоскости
§ 6.5. Анализ движения релейной системы на фазовой плоскости
§ 6.6. Автоколебания нелинейных систем и способы их подавления
§ 6.7. Приближенный метод анализа нелинейных систем. Сущность метода гармонической линеаризации
§ 6.8. Графоаналитический метод Гольдфарба по определению параметров автоколебаний и устойчивости нелинейной системы
§ 6.9. Метод Е. П. Попова по определению параметров автоколебаний и устойчивости нелинейной системы
§ 6.10. Системы с переменной структурой
Вопросы к главе 6
Глава 7. Импульсные и цифровые судовые автоматические системы
§ 7.1. Характеристика импульсных и цифровых САС
§ 7.2. Уравнения импульсных и цифровых САС
§ 7.3. Основы структурного анализа импульсных и цифровых САС
§ 7.4. Устойчивость импульсных и цифровых САС
§ 7.5. Качество импульсных и цифровых САС
§ 7.6. Теорема Котельникова
Вопросы к главе 7
Глава 8. Адаптивные судовые автоматические системы
§ 8.1. Определение и классификация адаптивных систем
§ 8.2. Пассивные (программные) самонастраивающиеся системы
§ 8.3. Поисковые самонастраивающиеся системы (экстремальные САС)
§ 8.4. Аналитические (беспоисковые) самонастраивающиеся системы
§ 8.5. Самонастраивающаяся система с генератором «белого шума»
Глава 9. Оптимальные системы управления
§ 9.1. Определение и классификация оптимальных систем
§ 9.2. Классические вариационные методы оптимизации
§ 9.3. Принцип максимума
§ 9.4. Динамическое программирование
Приложения. Основные свойства и теоремы преобразования Лапласа
Таблица преобразованных функций
Таблица перевода децибелов в абсолютные отношения
Ответы на вопросы (для применения технических средств обучения)
Список литературы
Предметный указатель