Клиначёв Николай Васильевич

Вопросы к экзамену по курсу
ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Примеры автоматических систем. Принципы автоматического регулирования. Классификация автоматических систем. Программы и законы регулирования. Демонстрационные примеры адаптивных систем.

Линеаризация дифференциальных уравнений (ДУ) систем автоматического регулирования (САР). Геометрическая трактовка линеаризации. Формы записи линеаризованных уравнений. Единичная функция, дельта-функция, переходная функция и функция веса. Частотная передаточная функция (ПФ), частотные характеристики. Позиционные звенья. Интегрирующие звенья. Дифференцирующие звенья. Составление исходных ДУ САР (форма Коши; решенные относительно: ошибки, относительно регулируемой величины). ПФ используемые для описания систем (W(p), Wf(p), Ф(p), Фх(p)). Линейные непрерывные законы регулирования (пропорциональное регулирование, интегральное регулирование, изодромное регулирование, регулирование с использованием производных).

Понятие устойчивости для линейных САР. Условия устойчивости, типы границы устойчивости. Необходимое условие устойчивости САР, достаточное для систем 1-ого и 2-ого порядков. Критерий устойчивости Гурвица. Критерий устойчивости Михайлова. Свойства, примеры годографов Михайлова. Построение областей устойчивости D-разбиение. Критерий устойчивости Найквиста. Свойства, примеры годографов Найквиста. Определение устойчивости по ЛАЧХ & ЛФЧХ. Методика построения асимптотических ЛАЧХ & ЛФЧХ линейных систем.

Основные подходы к оценке качества систем и общие понятия о соответствующих критериях. Точность САР в типовых режимах. Коэффициенты ошибок. Оценка запаса устойчивости и быстродействия по переходной характеристике. Корневые методы оценки качества (колебательность, степень быстродействия). Понятие о среднегеометрическом корне. Мажоранта и миноранта переходного процесса. Интегральные оценки качества (линейная, квадратичная, улучшенная). Частотные критерии качества. Показатель колебательности.

Постановка задачи повышения точности систем, обзор используемых методов. Увеличение коэффициента усиления разомкнутой цепи, как метод повышения точности. Повышение степени астатизма, как метод повышения точности. Применение регулирования по производным, как метод повышения точности. Комбинированное управление. Введение неединичных обратных связей.

Постановка задачи коррекции систем, обзор используемых методов. Способы введения корректирующих звеньев. Практическая реализация последовательных корректирующих звеньев. Демпфирование с подавлением высоких частот. Демпфирование с подавлением средних частот. Демпфирование с подавлением низких частот или эквивалентным поднятием высоких. Демпфирование с введением отрицательных фазовых сдвигов. Применение корректирующих обратных связей.

Постановка задачи синтеза систем, обзор используемых методов. Метод логарифмических амплитудных характеристик. Требования к низкочастотной части (НЧ) желаемой ЛАЧХ. Построение НЧ части желаемой ЛАЧХ. Требования к высокочастотной части (ВЧ) желаемой ЛАЧХ. Построение ВЧ части желаемой ЛАЧХ. Корневой метод синтеза. Метод корневых годографов.

Системы с переменными (var) параметрами и их реакции на стандартные возмущения 1(t) и δ(t). Отыскание ПФ систем с var-параметрами. Устойчивость и качество регулирования систем с var-параметрами. Синтез параметрических систем.

Системы с запаздыванием; ПФ звена чистого запаздывания. Линеаризованные аппроксиматоры звена времянного запаздывания, вопросы адекватности. Устойчивость и качество регулирования систем с запаздыванием.

Импульсные системы; виды модуляции. Типовая структура импульсной системы. Решетчатые функции. Математические операции с решетчатыми функциями. Разностные уравнения. Z-преобразование. Математическая модель реального импульсного элемента. Понятие дискретной ПФ. Правила преобразования структурных схем дискретных систем. ПФ системы с экстраполятором нулевого порядка и звеном запаздывания. ПФ системы с экстраполятором, осуществляющим АМ первого и второго рода. ПФ замкнутой дискретной системы (для регулируемой координаты, для ошибки, для возмущений). Дискретная синусоидальная последовательность, теорема Котельникова, частота Найквиста. Частотные ПФ импульсных систем. Устойчивость и качество импульсных систем. W-преобразование.

Системы с ЦВМ, общие понятия. Процессы, протекающие в системах с ЦВМ. Методика вывода дискретных ПФ. О синтезе систем с ЦВМ методом логарифмических амплитудных характеристик. Дискретная коррекция. Дискретное представление непрерывных регуляторов. Модифицированные законы регулирования. Алгоритмы составления программ, реализующих ПФ на ЦВМ. Примеры составления программ для ЦВМ.


Вопросы к экзамену по курсу
АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ

Основные схемы включения ОУ (инвертирующее, неинвертирующее, дифференциальное; модель включений ОУ - "Качели"). Основные положения теории ОС применительно к усилителям. Линеаризация ЛАЧХ усилителя охваченного ООС. Влияние ООС на входной импеданс усилителя. Влияние ООС на выходной импеданс усилителя. Влияние ООС на запас устойчивости усилителя. Схемотехника ОУ. Технические требования к ОУ. Блок-схема ОУ. Стандартная схема ОУ. Идеализированная модель ОУ. Рабочая модель ОУ - схема замещения. Коррекция частотной характеристики ОУ. Полная частотная коррекция ОУ. Подстраиваемая частотная коррекция ОУ. Коррекция ОУ интегрирующим звеном. Скорость нарастания ОУ. Компенсация емкостной нагрузки ОУ. Параметры ОУ. Точностные параметры ОУ. Динамические параметры ОУ. Эксплуатационные параметры ОУ. Типы ОУ.

Линейные аналоговые вычислительные схемы на ОУ (схема суммирования, схема интегрирования, схема дифференцирования). Схемы линейного преобразования сигналов. Источники напряжения, управляемые током. Источники тока, управляемые напряжением. Источники тока с незаземленной нагрузкой. Источники тока с заземленной нагрузкой. Источники тока для нагрузки, один из полюсов которой имеет постоянный потенциал, отличный от потенциала общей точки. Преобразователь отрицательного сопротивления. Активные электрические фильтры на ОУ (основные понятия). Фильтры нижних частот. Фильтры верхних частот. Полосовые фильтры. Заграждающие (режекторные) фильтры. Аппроксимация частотных характеристик активных фильтров. Фильтры Бесселя, Баттерворта, Чебышева, Чебышева инверсный, эллиптический. Реализация фильтров на операционных усилителях. Реализация активных фильтров на основе метода переменных состояния. Измерительные усилители. Измерительный усилитель на одном ОУ. Измерительный усилитель на трех ОУ. Схемы нелинейного преобразования сигналов на ОУ. Логарифмирующие и экспоненциальные преобразователи. Синусоидальные преобразователи. Прецизионные выпрямители на ОУ. Аналоговые перемножители на полевом транзисторе, на управляемом источнике тока логарифмирующие-антилогарифмирующие. Аналогово-цифровой перемножитель на ЦАП-е. Перемножители в интегральном исполнении. Аналоговые интегральные компараторы. Двухпороговые компараторы. Параметры компараторов. Таймер NE555 (1006ВИ1). Основные схемы включения таймера. Типы интегральных таймеров. Аналоговые коммутаторы, общие сведения. Коммутаторы на полевых транзисторах. Диодный коммутатор. Аналоговые мультиплексоры, демультиплексоры. Характеристики аналоговых коммутаторов. Устройство выборки - хранения на базе следящих ОУ и хранящей емкости. УВХ с памятью на базе интегратора.

Генераторы сигналов на ОУ. Релаксационные генераторы. Автоколебательный мультивибратор. Ждущий мультивибратор (одновибратор). Генератор прямоугольного и треугольного напряжений. Генераторы синусоидальных колебаний. Условия возбуждения. RC-генератор синусоидальных колебаний.

АНАЛОГОВАЯ И ЦИФРОВАЯ ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМОТЕХНИКА
АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ МИКРОСХЕМЫ

Общие сведения о цифро-аналоговом преобразовании. Последовательный ЦАП с широтно-импульсной модуляцией. Последовательный ЦАП на переключаемых конденсаторах. Параллельный ЦАП с cуммированием весовых токов. ЦАП на источниках тока. Формирование выходного сигнала ЦАП в виде напряжения. Параллельный ЦАП на переключаемых конденсаторах. ЦАП с суммированием напряжений. Интерфейсы цифро-аналоговых преобразователей. ЦАП с последовательным интерфейсом входных данных. ЦАП с параллельным интерфейсом входных данных. Биполярные включения ЦАП. Перемножители и делители функций на ЦАП. Аттенюаторы и интеграторы на ЦАП. Системы прямого цифрового синтеза сигналов. Параметры ЦАП.

Общие сведения о аналого-цифровом преобразовании. Параллельные АЦП. Многоступенчатые АЦП. Многотактные последовательно-параллельные АЦП. Конвеерные АЦП. АЦП последовательного счета. Следящий АЦП. АЦП последовательного приближения. АЦП многотактного интегрирования. Автоматическая коррекция нуля. Преобразование биполярных входных сигналов. Сигма-дельта АЦП. Преобразователи напряжение-частота. Системы сбора данных и микроконверторы. Интерфейсы АЦП. АЦП с параллельным интерфейсом выходных данных. АЦП с последовательным интерфейсом выходных данных. Последовательный интерфейс сигма-дельта АЦП. Параметры АЦП. Статические параметры. Динамические параметры. Шумы АЦП.