Układ – zbiór elementów powiązanych pewną formą wzjaemnego oddziaływania

Proces – Zjawiska następujące po sobie w związku przyczynowo-skutkowym

Obiekt sterowania – proces podlegający sterowaniu

Sterowanie – Oddziaływanie na proces w taki sposób aby ten zapewniał realizację założonego z góry zadania sterowania.

Regulator (urządzenie sterujące) – urządzenie którego zadaniem jest oddziaływanie w sposób celowy na przebieg procesu

Ograniczenia sterowania – wynikają z ograniczeń energetycznych regulatora oraz ograniczeń technicznych którym podlega proces

Wielkości sterujące – mamy na nie wpływ, regulator za ich pomocą oddziałuje na proces

Wielskości zakłócające – nie mamy na nie wpływu

Wymuszenia (wielkości wejściowe) – ogólna nazwa na wielkości sterujące i zakłucające . Powodują one zmiany w czasie wielkości charakteryzujących przebieg procesu.

Stan procesu – Zbiór wielkości umożliwiających opis przebiegu procesu w każdej chwili czasu

Wielkości wyjściowe - na ich podstawie możliwa jest ocena przebiegu procesu . Są one możliwe do zmierzenia

Regulacja – sterowanie w układzie zamkniętym (ze sprzężeniem zwrotnym)

Regulacja automatyczna – sterowanie w układzie zamkniętym dokonywane bez udziału człowieka przez urządzenia sterujące wykorzystujące różnice między sygnałami oraz wytwarzające sygnały sterujące oddziaływujące celowo na przebieg procesów.

Model matematyczny procesu sterowanego – uproszczony obraz danego procesu wyrażający w języku matematyki najistotniejsze cechy układu rzeczywistego. Powinien on reprezentować dany układ fizyczny z punktu widzenia możliwości celowego oddziaływania na zachodzące w tym układzie zmiany za pośrednictwem określonych wielkości fizycznych

Zmienne- przedstawiane w postaci wektorowej funkcji czasu. Wielkości fizyczne charakteryzujace proces sterowane mające przyporządkowane odpowiednie funkcje czasu i przestrzeni

Opis transmitacyjny – stosowany przy opisie matematycznym stacjonarnych układów liniowych. Dotyczy on relacji wejście-wyjście.

Przestrzeń stanu – stosowana dla układów dynamicznych. Do opisu przestrzeni używa się równań różniczkowych oraz ich pochodnych

Równanie różniczkowe – równanie zawierające : funkcję y jednej lub wielu zmiennych i jej pochodne oraz zmienną niezależną (najczęściej jest nią czas)

Równanie różniczkowe zwyczajne – niewiadoma funkcja jest funkcją jednej zmiennej

Równanie różniczkowe cząstkowe – występuje w przypadku gdy funkcja y jest funkcją wielu zmiennych oraz zawiera pochodne cząstkowe tej funkcji.

Rząd równania różniczkowego opisującego obiekt – jest to rząd pochodnej sygnału wyjściowego, przypodrządkowujący go jednoznacznie do do określonej klasy obiektów o wspólnych, charakterystycznych parametrach.

Transmitancja – funkcja opisująca właściwośći dynamiczne układów liniowych o stałych parametrach. Określa zależność między sygnałem wejściowym (sterowaniem, pobudzeniem) a wyjściowym (odpowiedzią układu). Pod względem matematycznym jest to stosunek transformaty sygnału wyjściowego do wejściowego. Transmitancja zależna jest jedynie od właściwości badanego obiektu a nie od sygnału wejściowego – dzięki temu sygnały wejściowy i wyjściowy mogą mieć różny charakter fizyczny (WE: napięcie, WY: przemieszczenie)

Klasyfikacja układów ze względu na ich wymiar:
SISO – single input single output – układ jednowymiarowy
MISO – multi input single output
MIMO – multi input multi output – układ wielowymiarowy

Schematy blokowe – zawierają w sobie informacje o: własnościach członów danego układu, kierunku przepływu sygnałów i ich charakterze, koleności wzajemnego oddziaływania elementów, strukturze układu. W schematach blokowych wyróżnić można trzy główne rodzaje elementów :
- elementarne człony dynamiczne
- elementy realizujące dodawanie lub odejmowanie przynajmniej dwóch sygnałów wejściowych, przy jednym sytnale wyjściowym – sumatory
- elementy rodzielcze zwane węzłami zaczepowymi.

Metoda mnemotechniczna – stosowania jedynie do upraszczania ograniczonej klasy schematów strukturalnych o stosunkowo prostych układach połączeń. Prowadzi ona bezpośrednio do wyniku, przez co łatwo się pomylić a sprawdzenie wyniku jest bardzo kłopotliwe.

Metoda krok po kroku – bardzo uniwersalna, stosowana do przeszktałcania oraz upraszczania schematów. Do jej głównych zalet należy: brak potrzeby określenia klasy schematu oraz możliwość kontroli poprawności każdego kroku.

Zasady przeształcania schematów blokowych

$$G\left( s \right) = c_{0}\frac{b_{1}s + \ b_{0}}{a_{1}s + \ a_{0}}$$

Współczynnik wzmocnienia – znajduje się poza wielomianami zmiennej s i zawiera parametry konstrukcyjne członu.

$$K = \ c_{0}\frac{b_{0}}{a_{0}}$$

Stała czasowa – współczynnik znajdujący się przy zmiennej zespolonej s w pierwszej potędze, zawierający wartości parametrów konstrukcyjnych członów. Jej jednostką jest miara czasu (np. s, min,h)

$$T_{1} = \ \frac{b_{1}}{b_{0}}$$

Konstrukcja schematów blokowych – należy postępować wg. Poniższego algorytmu działania
1. Przeprowadzić analizę układu (wyprowadzić oznaczenia sygnałów WE i WY)
2. Wyznaczyć równania charakterystyczne poszczególnych członów (mechaniczne bądź napięciowo-prądowe) oraz narysować ich schematy blokowe
3. Zbudować schemat blokowy układu (zaczyna się od sygnału WE i kończy na WY )
4. Otrzymany schemat blokowy należy zwijać zgodnie z zasadami przekształcania schematów blokowych

FUNKCJE MATLAB UŻYWANE W TYM ĆWICZENIU – aby wprowadzić do programu matlab daną transmitancję należy osobno zadeklarować licznik i mianownik tej transmitancji jako wektory, których elementami są współczynniki wielomianów odpwoiednio licznika i mianownika, przy czym współczynniki wprowadzamy w koleności malejącej (od współczynnik stojącego przy najwyższej potędze s do wyrazu wolnego).

Residue – funkcja dokonuje konwersji zapisu wyrażenia w formie funkcji wymiernej na wyrażenie przedstawione za pomocą ułamków prostych i odwrotnie. Wektor kolumnowy r zawiera obliczone residua, wektor kolumnowy p pierwiastki funkcji wymiernej [r,p,k]=residue(L,M)

Tf2zp – funkcja znajduje zera, bieguny i wzmocnienia dla transmitancji lub macierzy transmitancji układu SIMO określonej parametrami : L(współczynniki licznika) oraz M(współczynniki mianownika). Znalezione zera, bieguny i wzmocnienia są zwracane w postaci macierzy zer z (w kolumnach zera odpowiadające poszczególnym wyjściom) oraz kolumnowych wektorów biegunów p i wzmocnienia k. Funkcja zp2tf działa odwrotnie do tf2zp

Modele wypadkowe – do połączenia ze sobą modeli w różnych konfiguracjach:
- cloop – układ z czystym sprzężeniem zwrotnym
- feedback – układ ze sprzężeniem zwrotnym z kompenatorem w obwodzie sprzęzenia
- parallel – równoległe połączenie dwóch układów
- series – szeregowe połączenie dwóch układów