Podstawy automatyki - wydanie II

PRZEDMOWA

WSTĘP

1. POJĘCIA PODSTAWOWE I RODZAJE UKŁADÓW AUTOMATYKI
  1.1. Automatyka, sterowanie i regulacja
  1.2. Obiekt regulacji i proces sterowania
  1.3. Układ otwarty i zamknięty
  1.4. Sygnały
  1.5. Elementy układów automatyki
  1.6. Podział układów ze względu na liniowość elementów
  1.7. Podział układów ze względu na rodzaj sygnałów
  1.8. Podział układów ze względu na zadanie
  1.9. Podział układów ze sztuczną inteligencją
  1.10. Pytania

2. METODY OPISU UKŁADÓW AUTOMATYKI
  2.1. Równanie różniczkowe
    2.1.1. Zasada Hamiltona i równanie Lagrange’a
    2.1.2. Podstawowe elementy rzeczywistych układów automatyki
    2.1.3. Ogólne równanie różniczkowe
  2.2. Transmitancja
    2.2.1. Przekształcenie Laplace’a
    2.2.2. Transmitancja operatorowa
    2.2.3. Transmitancja widmowa
    2.2.4. Macierz transmitancji
  2.3. Równania stanu i wyjścia
    2.3.1. Postać ogólna
    2.3.2. Równania liniowe
  2.4. Charakterystyki czasowe
    2.4.1. Charakterystyka skokowa
    2.4.2. Charakterystyka impulsowa
    2.4.3. Charakterystyka prędkościowa
    2.4.4. Charakterystyka przyspieszeniowa
  2.5. Charakterystyki częstotliwościowe
    2.5.1. Charakterystyki – amplitudowa i fazowa
    2.5.2. Wykres Nyquista
    2.5.3. Wykres Bode’a
  2.6. Pytania

3. PODSTAWOWE ELEMENTY UKŁADÓW AUTOMATYKI
  3.1. Element bezinercyjny
    3.1.1. Przykłady elementów bezinercyjnych
  3.2. Element inercyjny
    3.2.1. Element inercyjny I rzędu
    3.2.2. Przykłady elementów inercyjnych I rzędu
    3.2.3. Element inercyjny II rzędu
    3.2.4. Przykłady elementów inercyjnych II rzędu
  3.3. Element różniczkujący
    3.3.1. Element różniczkujący idealny
    3.3.2. Przykłady elementów różniczkujących idealnych
    3.3.3. Element różniczkujący rzeczywisty
    3.3.4. Przykłady elementów różniczkujących rzeczywistych
  3.4. Element całkujący
    3.4.1. Element całkujący idealny
    3.4.2. Przykłady elementów całkujących idealnych
    3.4.3. Element całkujący rzeczywisty
    3.4.4. Przykłady elementów całkujących rzeczywistych
  3.5. Element oscylacyjny
    3.5.1. Przykłady elementów oscylacyjnych
  3.6. Element opóźniający
    3.6.1. Przykłady elementów opóźniających
  3.7. Pytania

4. IDENTYFIKACJA OBIEKTÓW REGULACJI
  4.1. Identyfikacja czynna
  4.2. Identyfikacja bierna
  4.3. Charakterystyki skokowe typowych obiektów regulacji
    4.3.1. Obiekt statyczny
    4.3.2. Obiekt astatyczny
  4.4. Pytania

5. SCHEMATY BLOKOWE UKŁADÓW AUTOMATYKI
  5.1. Układanie schematów
  5.2. Zasady przekształcania schematów
    5.2.1. Połączenie szeregowe
    5.2.2. Połączenie równoległe
    5.2.3. Połączenie ze sprzężeniem zwrotnym
    5.2.4. Połączenie mieszane
  5.3. Pytania

6. WYMAGANIA DLA UKŁADÓW AUTOMATYKI
  6.1. Zapas stabilności
    6.1.1. Stabilność asymptotyczna
    6.1.2. Kryterium Hurwitza  
    6.1.3. Kryterium Nyquista
    6.1.4. Kryterium logarytmiczne
  6.2. Jakość regulacji
    6.2.1. Kryteria czasowe
    6.2.2. Wskaźnik jakości regulacji
    6.2.3. Kryteria całkowe
    6.2.4. Linie pierwiastkowe
  6.3. Uchyb ustalony
    6.3.1. Uchyb nadążania
    6.3.2. Uchyb zakłóceniowy
    6.3.3. Warunki dla zerowego uchybu ustalonego
  6.4. Pytania

7. REGULACJA CIĄGŁA
  7.1. Rodzaje regulatorów
    7.1.1. Podział regulatorów ze względu na wykorzystanie energii pomocniczej
    7.1.2. Podział regulatorów ze względu na rodzaj nośnika energii
    7.1.3. Podział regulatorów ze względu na rodzaj sygnału wyjściowego
  7.2. Regulatory bezpośredniego działania
  7.3. Dobór typu regulatora do obiektu
  7.4. Regulator P
  7.5. Regulator I
  7.6. Regulator PI
  7.7. Regulator PD
  7.8. Regulator PID
    7.8.1. Struktury realizacyjne regulatorów PID
  7.9. Metody doboru nastaw regulatorów PID
    7.9.1. Metoda Zieglera-Nicholsa
    7.9.2. Metody tabelaryczne
    7.9.3. Metody symulacyjne
  7.10. Przykłady okrętowych regulatorów PID
  7.11. Pytania

8. REGULACJA STANU OBIEKTU
  8.1. Opis stanu obiektu sterowania
  8.2. Schemat blokowy układu regulacji wykorzystującego zmienne stanu do sterowania
  8.3. Wyznaczanie współczynników regulatora stanu obiektu
  8.4. Pytania

9. REGULACJA KOREKCYJNA
  9.1. Korekcja szeregowa
    9.1.1. Człon korekcyjny różniczkujący
    9.1.2. Człon korekcyjny całkujący
    9.1.3. Człon korekcyjny różniczkująco-całkujący
    9.1.4. Dobór korektora szeregowego do obiektu
    9.1.5. Realizacja elektryczna członów korekcji szeregowej
  9.2. Korekcja równoległa
    9.2.1. Człon korekcyjny całkujący idealny
    9.2.2. Człon korekcyjny różniczkujący rzeczywisty
    9.2.3. Dobór korektora równoległego do obiektu
    9.2.4. Korekcja równoległa addytywna
  9.3. Korekcja ze sprzężeniem zwrotnym
    9.3.1. Człon korekcyjny inercyjny
    9.3.2. Człon korekcyjny różniczkujący rzeczywisty
    9.3.3. Człon korekcyjny różniczkujący rzeczywisty z inercją
    9.3.4. Dobór korektora w sprzężeniu zwrotnym do obiektu
  9.4. Pytania

10. REGULACJA KASKADOWA
  10.1. Linearyzacja nieliniowej charakterystyki statycznej obiektu
  10.2. Kompensacja dynamiki części obiektu
  10.3. Kompensacja zakłóceń
  10.4. Układ zamknięto-otwarty
  10.5. Pytania

11. REGULACJA WIELOWYMIAROWA
  11.1. Wielowymiarowy układ regulacji
  11.2. Wielowymiarowy obiekt regulacji
  11.3. Regulator wielowymiarowy
  11.4. Odsprzężenie układu regulacji
  11.5. Pytania

12. REGULACJA CYFROWA
  12.1. Układ dyskretny
    12.1.1. Twierdzenie Kotielnikowa-Shannona
    12.1.2. Opis dyskretny obiektu ciągłego
    12.1.3. Przekształcenie z
    12.1.4. Transmitancja impulsowa
    12.1.5. Stabilność układu
  12.2. Bezpośrednie sterowanie cyfrowe
    12.2.1. Algorytm pozycyjny PID
    12.2.2. Algorytm przyrostowy PID
  12.3. Dobór parametrów regulatora metodą Takahashiego
  12.4. Sterowniki programowalne PLC
  12.5. Mikrokontrolery
  12.6. Pytania

13. REGULACJA NIELINIOWA
  13.1. Charakterystyki statyczne elementów nieliniowych
    13.1.1. Zastępcze charakterystyki statyczne podstawowych połączeń układów nieliniowych
  13.2. Stabilność układów nieliniowych  
    13.2.1. I metoda Lapunowa
    13.2.2. II metoda Lapunowa
  13.3. Metody analizy układów nieliniowych
    13.3.1. Płaszczyzna fazowa
    13.3.2. Funkcja opisująca
  13.4. Kryterium stabilności Nyquista
  13.5. Regulacja przekaźnikowa
    13.5.1. Regulacja dwupołożeniowa
    13.5.2. Regulacja trójpołożeniowa
    13.5.3. Regulacja krokowa
    13.5.4. Przemysłowe regulatory przekaźnikowe
  13.6. Pytania

14. REGULACJA EKSTREMALNA
  14.1. Struktury układów sterowania
  14.2. Metody szukania ekstremum
  14.3. Przebieg procesu regulacji
  14.4. Pytania

15. STEROWANIE OPTYMALNE
  15.1. Rodzaje zadań i metod optymalizacji
  15.2. Optymalizacja statyczna
    15.2.1. Metody deterministyczne
    15.2.2. Metody stochastyczne
  15.3. Optymalizacja dynamiczna
  15.4. Optymalizacja wielokryterialna
    15.4.1. Optymalizacja wielokryterialna statyczna
    15.4.2. Optymalizacja wielokryterialna dynamiczna
  15.5. Pytania

16. STEROWANIE ADAPTACYJNE  
  16.1. Układ z przestrajaniem wzmocnienia
  16.2. Układ z modelem odniesienia
  16.3. Regulator samonastrajalny
  16.4. Okrętowe regulatory adaptacyjne
  16.5. Pytania

17. STEROWANIE ROZGRYWAJĄCE
  17.1. Klasyfikacja gier
  17.2. Gra różniczkowa procesu sterowania obiektami
  17.3. Rozgrywające sterowanie statkiem
    17.3.1. Rodzaje sterowania ruchem statku
    17.3.2. Gra dynamiczna
    17.3.3. Gra pozycyjna
    17.3.4. Gra macierzowa
  17.4. Wrażliwość sterowania rozgrywającego
  17.5. Pytania

18. METODY SZTUCZNEJ INTELIGENCJI W AUTOMATYCE
  18.1. Systemy ekspertowe
  18.2. Sterowanie rozmyte
  18.3. Sztuczne sieci neuronowe
  18.4. Algorytmy ewolucyjne
  18.5. Pytania

19. AUTOMATYZACJA PROCESÓW STEROWANIA STATKIEM
  19.1. Regulacja kursu
  19.2. Stabilizacja trajektorii
  19.3. Sterowanie prędkością
  19.4. Sterowanie precyzyjne
  19.5. Dynamiczne pozycjonowanie
  19.6. Kompensacja przechyłów
  19.7. Sterowanie bezpieczne
  19.8. Optymalizacja drogi
  19.9. Pytania

LITERATURA