Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, Τόμος Α

Κατά κύριο λόγο το βιβλίο αυτό αναφέρεται σε συστήματα που έχουν μία είσοδο και μία έξοδο εκτός από την παράσταση συστημάτων με εξισώσεις κατάστασης όπου περιγράφονται και συστήματα που έχουν πολλές εισόδους και πολλές εξόδους.
Ένας από τους στόχους αυτού του βιβλίου, πέρα από την εισαγωγή στην ανάλυση και σχεδίαση συστημάτων αυτομάτου ελέγχου, είναι η εισαγωγή του αναγνώστη στη συστημική προσέγγιση.
Καταβλήθηκε προσπάθεια να παρουσιαστούν οι έννοιες όσο γίνεται με ποιό κατανοητό τρόπο. Δίνεται κυρίως έμφαση στις έννοιες και στις μεθόδους και λιγότερο σε τρόπους υπολογισμού. Επίσης δίνονται πολλά παραδείγματα έτσι ώστε να διευκολύνεται η κατανόηση της ύλης αλλά και να συνδέεται περισσότερο με πρακτικές εφαρμογές.
Αντιμετωπίζονται και πρακτικά προβλήματα που ανακύπτουν κατά τη σχεδίαση συστημάτων αυτομάτου ελέγχου όπως, θόρυβος, διαταραχές, περιορισμοί στις μεταβλητές κ.λ.π.. Σε αρκετά παραδείγματα γίνεται χρήση λογισμικού ανάλυσης και σχεδίασης συστημάτων αυτομάτου ελέγχου όπως το MATLAB. Με αυτόν τον τρόπο επιδιώκεται η εξοικείωση του αναγνώστη με αυτό το περιβάλλον. Συνιστάται όμως στους αναγνώστες αυτού του βιβλίου απλές και βασικές ασκήσεις να λύνονται με το χέρι και η χρήση του MATLAB να γίνεται για περίπλοκες και σύνθετες ασκήσεις ή για εκτεταμένη διερεύνηση μεθόδων.
Οι προδιαγραφές σχεδίασης εισάγονται μία προς μία στα διάφορα κεφάλαια και τελικά αναλύονται και παρουσιάζονται συνολικά στο κεφάλαιο 8.
Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφονται οι τρόποι παράστασης συστημάτων και τα μοντέλα που σχετίζονται με αυτούς καθώς και τρόποι μετάβασης από ένα μοντέλο σε ένα άλλο. Επίσης δίνονται και τα βασικά μαθηματικά εργαλεία που αφορούν τον Μ/Τ Laplace και την επίλυση γραμμικών διαφορικών εξισώσεων.
Στο Κεφάλαιο 3 υπολογίζονται τα μοντέλα διαφόρων φυσικών συστημάτων όπως ηλεκτρικά, μηχανικά, θερμικά, ηλεκτρονικά, ηλεκτρομηχανικά συστήματα κ.α.. Ο στόχος αυτού του κεφαλαίου είναι ο υπολογισμός μοντέλων για τα παραπάνω συστήματα αλλά και η εξοικείωση του αναγνώστη με τη μεθοδολογία ανάπτυξης μοντέλων συστημάτων.
Το Κεφάλαιο 4 αναφέρεται στην απόκριση συστημάτων στο χρόνο και στα σφάλματα.
Κεφάλαιο 5 αναφέρεται στην απόκριση στο πεδίο συχνότητας και στα διαγράμματα Bode.
Στο Κεφάλαιο 6 γίνεται μία πρώτη προσπάθεια σχεδίασης με τριπλό σκοπό: α) να αποκτήσει ο αναγνώστης μία πρώτη επαφή με τους στόχους και τις μεθόδους σχεδίασης, β) να αντιληφθεί ο αναγνώστης για ποιό σκοπό χρειάζονται τα αναλυτικά εργαλεία που παρουσιάζονται στα κεφάλαια αυτού του βιβιλίου, και γ) να έρθει ο αναγνώστης σε επαφή με ορισμένα πρακτικά προβλήματα που παρουσιάζονται κατά τη σχεδίαση συστημάτων αυτομάτου ελέγχου.
Το Κεφάλαιο 7 αναφέρεται στην ευστάθεια συστημάτων και παρουσιάζονται τα κριτήρια Routh και Hurwitz , τα διαγράμματα και το κριτήριο Nyquist και ο Γεωμετρικός Τόπος των Ριζών.
Το Κεφάλαιο 8 αναφέρεται στο γενικό πρόβλημα ελέγχου. Επίσης αναλύονται και παρουσιάζονται συνολικά οι προδιαγραφές σχεδίασης. Το Κεφάλαιο 9 αναφέρεται στη σχεδίαση με PID. Τέλος στο Παράρτημα Ι δίνονται τα βασικά στοιχεία του Μ/Τ Laplace και στο Παράρτημα ΙΙ δίνονται τρόποι υλοποίησης ενός συστήματος σε αναλογικό υπολογιστή.

Περιεχόμενα

1. Εισαγωγή

1. Γενικά
2. Είδη Συστημάτων
3. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου
4. Πρόσθετες πληροφορίες

ΜΕΡΟΣ Ι: ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ΚΑΙ ΑΠΟΚΡΙΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

2. Παράσταση Συστημάτων

1. Συνάρτηση Μεταφοράς
2. Εξισώσεις Κατάστασης
3. Διαγράμματα Βαθμίδων και Προσομοίωσης
   Ασκήσεις

3. Μαθηματικά Μοντέλα Φυσικών Συστημάτων

1. Γενικά
2. Ηλεκτρικά κυκλώματα
3. Μηχανικά συστήματα μετατόπισης
4. Μηχανικά συστήματα περιστροφής
5. Ηλεκτρικοί κινητήρες συνεχούς ρεύματος
6. Κυκλώματα με τελεστικό ενισχυτή
7. Βρόχος κλειδωμένος κατά φάση
8. Θερμικά συστήματα
   Ασκήσεις

4. Απόκριση στο πεδίο του χρόνου

1. Αρχική και τελική τιμή απόκρισης
2. Απόκριση συστημάτων σε βηματική είσοδο
3. Απόκριση στο χρόνο για διάφορες συναρτήσεις εισόδου
4. Σφάλματα
   Ασκήσεις

5. Απόκριση συχνότητας

1. Ημιτονοειδής συνάρτηση μεταφοράς
2. Διαγράμματα Bode
3. Διαγραμμάτα Bοde για συστήματα μη ελάχιστης φάσης
   Ασκήσεις

ΜΕΡΟΣ ΙΙ: ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ

6. Mία πρώτη προσπάθεια σχεδίασης

1. Το σύστημα για έλεγχο
2. Ανάλυση του συστήματος για έλεγχο
3. Σχεδίαση με αναλογικό ελεγκτή
4. Σχεδίαση με αναλογικό και ολοκληρωτικό ελεγκτή

7. Eυστάθεια

1. Κριτήρια ευστάθειας
2. Kριτήριο NYQUIST
3. Γεωμετρικός τόπος των ριζών (ΓΤΡ)
   Ασκήσεις

8. Το γενικό πρόβλημα ελέγχου

1. Το βασικό σχήμα ελέγχου
2. Βασικές συναρτήσεις μεταφοράς
3. Κριτήρια σχεδίασης
4. Περιορισμοί
5. Προδιαγραφές
   Ασκήσεις

9. Σχεδίαση

1. Γενικά
2. Σχεδίαση στο μιγαδικό επίπεδο
3. Σχεδίαση στο επίπεδο της συχνότητας
4. Σχεδίαση με ελεγκτές PID
   Ασκήσεις

Παράρτημα Ι
I.1 Μετασχηματισμός Laplace
Ι.2 Ανάπτυξη σε μερικά κλάσματα
Παράρτημα ΙΙ
Ο αναλογικός υπολογιστής

Βιβλιογραφία
Ευρετήριο όρων