Введение
Автоматизация производства – одно из важнейших направлений научно-технического прогресса, развитие которого имеет объективный характер. Это связано, прежде всего, с тем, что благодаря автоматизации решаются задачи повышения продуктивности производства и улучшения условий труда. В процессе развития автоматизации и соответственно технических средств автоматизации можно выделить три существенных периода: начальный этап, этапы комплексной механизации и автоматизации и автоматизированных систем управления.
На начальном этапе, когда производство было низкопродуктивным, автоматизировались только те операции, управление которыми человек не мог осуществить надежно из-за своих психофизических показаний.
Переход ко второму этапу происходил в условиях роста продуктивности агрегатов и установок, развития материальной и научной базы автоматизации.
На третьем этапе автоматизация охватывает все более сложные функции управления, а центральной составляющей автоматизированной системы управления становится ЭВМ.
Теория автоматического управления является теоретической основой автоматизации, изучает принципы построения автоматических систем управления, а также их анализ.

1.2  Определение временных характеристик h(t), w(t).
Временной переходной характеристикой h(t) называется такая функция, которая показывает, как изменяется выходная величина во времени при подаче на вход звена или объекта единичного скачка  или ступенчатого воздействия – 1(t).
Единичный скачок – стопроцентное изменение входной величины, возмущающее воздействие от полного открытия клапана до его полного закрытия.
Достоинства временных и частотных характеристик состоит в том, что они могут быть определены как аналитически, так и экспериментально. Все характеристики взаимосвязаны между собой. Самым трудным для системы возмущающим воздействием является скачок.
Для того чтобы найти переходную характеристику h(t), которая определяется только динамическими свойствами звена или объекта, необходимо решить дифференциальное уравнение на единичный скачок Хвх=1(t). Объект первого порядка описывается уравнением:

1.3  Определение и построение частотных характеристик
Важной динамической характеристикой звеньев и систем автоматического управления есть частотные характеристики. На основании их использования разработаны инженерные частотные методы исследования АСР, достоинство которых заключается в том, что частотные характеристики позволяют определить влияние того или иного параметра на динамические свойства системы (устойчивость, переходной процесс). Частотные характеристики можно определить экспериментально. Это важно в тех случаях, когда сложно составить уравнение динамики. Частотные характеристики звеньев и систем строятся на основе их комплексных передаточных функций.
КПФ – это отношение выходной величины, преобразованной по Фурье, к входной величине, преобразованной по Фурье, при нулевых начальных условиях. Для того, чтобы получить комплексную передаточную функцию необходимо в передаточную функцию W(p) вместо (p) подставить (jω).
х_вх (t)=A_вх∙sin⁡(ωτ)                 х_вых (t)=A_вых∙sin⁡(ωτ+φ)
Частота колебаний на входе и выходе одинаковая, а амплитуда и фазовый сдвиг входных и выходных колебаний различны.
Амплитудно-частотная характеристика – это отношение амплитуды выходного сигнала к амплитуде входного сигнала на данной частоте, - она показывает, как звено пропускает данный сигнал.
A(ω)=A_вых/A_вх   -модель АФЧХ
Фазочастотная характеристика – сдвиг по фазе между выходным и входным сигналом на данной частоте.
φ(ω)=φ_вых∙φ_вх  -фаза АФЧХ
АФЧХ – геометрическое место точек, которое представляет собой след, который оставляет модуль КПФ (АЧХ) при изменении w от 0 до бесконечности, а угол между этим модулем и положительным направлением вещественной оси представляет собой аргумент КПФ (ФЧХ).
Построение частотных характеристик объекта производим по известной передаточной функции, в которой производится подстановка jw вместо p, после чего получаем КПФ W(jω). График W(jω) есть АФЧХ. Разделив W(jω) на реальную и мнимую часть, находим модуль A(ω) и аргумент φ(ω) КПФ.

2. РАСЧЕТ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПИ РЕГУЛЯТОРА
Существуют 2 метода расчета оптимальных параметров настройки регулятора:
1. Точный расчет с помощью РАФЧХ
2. Метод незатухающих колебаний (Циглера-Никольса)
Порядок расчета оптимальных параметров настройки регуляторов аналогичен расчету области устойчивости, только вместо нормальных W(jw) применяют расширенные W(m, jw). Получают не область устойчивости, а линию равную степени затухания.
РАФЧХ получают заменой в W(p) оператора Лапласа (p) на (j-m)ω, m – степень колебательности системы.
Всегда расчет ведут на заданную степень затухания.
Передаточная функция объекта – апериодическое звено первого порядка.

3.ПРОВЕРКА УСТОЙЧИВОСТИ ПО КРИТЕРИЮ МИХАЙЛОВА
Только устойчивые АСР являются работоспособными, поэтому основное требование к АСР – это устойчивость.
Устойчивыми называются такие системы, которые после выведения их из равновесного состояния возмущающими или задающими воздействиями, возвращаются к исходному состоянию после снятия действия этой причины.
Для того чтобы переходной процесс затухал все корни характеристического уравнения должны находится в левой комплексной полуплоскости или иначе – они должны быть отрицательные или иметь отрицательную вещественную часть. Мнимая ось является границей устойчивости. Если хотя бы один корень будет находиться в правой комплексной полуплоскости, то система будет неустойчива.
Определить корни уравнения высшего порядка мы не можем, поэтому в ТАУ разработаны критерии устойчивости, которые позволяют, не определяя корней, сделать вывод об устойчивости системы. Делятся эти критерии на алгебраические и частотные. С математической точки зрения они равнозначны.
Критерий Михайлова относится к частотным критериям устойчивости.
Для определения устойчивости АСР прежде всего необходимо знать характеристическое уравнение замкнутой АСР:

4.ПОСТРОЕНИЕ ПЕРЕХОДНОГО ПРОЦЕССА В АСР.
Переходной процесс можно определить по передаточной функции замкнутой системы.

Заключение
В данной курсовой работе приведен расчет системы автоматического управления, производится оптимизация параметров настройки регулятора, проверка устойчивости системы, анализ качества переходного процесса в системе.
Математическая модель объекта включает в себя описание его динамики и статики. Временные и частотные характеристики определили моделированием на ЭВМ. Расчет оптимальных параметров настройки регуляторов произвели с помощью РАФЧХ на ЭВМ, а также построение переходного процесса путем решения дифференциального уравнения с использованием преобразования Лапласа.