Giáo trình điều khiển tự động thông thường và hiện đại - Quyển 2 - Hệ Xung Số

Điều khiển tự động có lịch sử phát triển từ trước công nguyên, bắt đầu từ đồng hồ nước có phao điều chỉnh của Ktesibios ở Hy Lạp. Hệ điều chỉnh nhiệt độ đầu tiên do Cornelis Drebbel (1572 - 1633) người Hà Lan sáng chế. Hệ điều chỉnh mức đầu tiên là của Polzunov người Nga (1765). Hệ điều chỉnh tốc độ được ứng dụng trong công nghiệp đầu tiên là của Jume Watt ( 1769).

Thời kỳ trước năm 1868 là thời kỳ chế tạo những hệ tự động theo trực giác. Các công trình nghiên cứu lý thuyết bắt đầu từ Maxwell, đề cập đến ảnh hưởng của thông số đối với chất lượng của hệ. I. A. Vysthe gradsku với công trình toán học về các bộ điều chỉnh.

Thế chiến lần thứ hai đòi hỏi sự phát triển về lý thuyết và ứng dụng để có những máy bay lái tự động, những hệ điều khiển vị trí của các loại pháo, điều khiển tự động của các rada vv... Những năm 1950, các phương pháp toán học và phân tích đã phát triển và đưa vào ứng dụng nhanh chóng. Ở Mỹ thịnh hành hướng nghiên cứu trong miền tần số với các công trình ứng dụng của Bode, Nyquist và Black ở các trung tâm thí nghiệm điện tín. Trong khi ấy, ở Liên Xô (cũ) chú trọng lĩnh vực lý thuyết điều khiển và ứng dụng trong miền thời gian,

Từ những năm 1980, máy tính số bắt đầu được sử dụng rộng rãi, cho phép điều khiển với độ chính xác cao các đối tượng khác nhau.

Với sự ra đời của vệ tinh, thời đại vũ trụ bắt đầu, các hệ điều khiển ngày càng phức tạp hơn và đòi hỏi chất lượng cao hơn. Các phương pháp của Lipunoi. Minorsky cũng như lý thuyết điều khiển tối ưu hiện đại của L.. S. Pontryagin (Liên Xô cũ) của R. Belman (Mỹ) có ý nghĩa rất lớn. Các nguyên tắc điều khiển thích nghỉ, điều khiển bền vững, điều khiển mở, các "hệ thông minh" vv... ra đời và được áp dụng có hiệu quá vào thực tiễn.

Rõ ràng là trong việc phân tích và tổng hợp các hệ điều khiển hiện nay, việc sử dụng đồng thời miền tần số và miền thời gian là cần thiết [21].

Ở Việt Nam, từ những năm 1960, Đảng và nhà nước ta đã quan tâm đến việc đào tạo cán bộ và nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực này.

Hiện nay, công nghệ tự động là một trong những hướng phát triển công nghệ mũi nhọn của đất nước trong thế kỷ 21. Nghị quyết 27CP của chính phủ về Chương trình Tự động hóa Quốc gia đã khẳng định vai trò quan trọng của ngành công nghệ này.

Những công trình công nghiệp lớn và trọng điểm hiện nay đều được tự động hóa ở mức độ tương đối cao và chủ yếu do nước ngoài đảm nhiệm. Để làm chủ được các công nghệ mới này, cán bộ kỹ thuật không những phải có khả năng sử dụng tốt mà phải có kiến thức cần thiết và chuyên tâm nghiên cứu, ứng dụng để hòa nhập vào trào lưu chung của thế giới.

Mạng internet ngày càng được sử dụng tối đa cho việc phổ biến những kiến thức mới, cho việc học tập, nghiên cứu. Tuy nhiên, không phải bất cứ ai, ở đâu cũng có thể sử dụng có hiệu quả, nhất là việc học tập, nghiên cứu những kiến thức cơ sở một cách có hệ thống.

Công cụ để điều khiển tự động không ngừng đổi mới và hoàn thiện, nhưng nguyên lý cơ bản vẫn không thay đổi đáng kể. Tuy vậy cho đến nay, các tài liệu về những vấn đề nêu trên vẫn còn ít và thiếu, điều đó thúc đẩy tác giả biên soạn bộ sách này. Bộ sách gồm bốn quyển. Quyển I - "Lý thuyết điều khiển tự động - hệ tuyến tính" đã xuất bản năm 2001. Quyển 3 - "Lý thuyết điều khiển tự động thông thường và hiện đại - Hệ phi tuyến - Hệ ngẫu nhiên" xuất bản năm 2003. Quyển 4 - Hệ tối ưu và thích nghi - có tên là "Lý thuyết điều khiển tự động hiện đại" đã tái bản năm 2000.

Đây là quyển 2 - "Hệ xung số" nhằm phục vụ cho việc sử dụng máy tính để điều khiển các đối tượng, các quá trình sản xuất. Nội dung sách một mặt nêu bật các đặc điểm của hệ gián đoạn nói chung cũng như hệ xung số nói riêng, mặt khác chú ý đến các phương pháp khảo sát và tổng hợp hệ đã dùng ở hệ liên tục, giúp người đọc dễ tiếp thu. Các phương pháp trong miễn tần số và miền thời gian đều được để cập đầy đủ nhằm giúp sinh viên vừa nắm được những kiến thức toán học gắn liền với kiến thức thực tế, vừa có khả năng giải quyết những bài toán phức tạp ở hệ thống lớn. Ở mỗi phần đều có hướng dẫn sử dụng máy tính để mô phỏng cũng như nhiều ví dụ, nhiều bài tập có chỉ dẫn cần thiết để đi đến đáp án... Sách để cập nhiều vấn đề, nêu nhiều ví dụ thực tế, nhiều bài tập với đáp án đầy đủ và được dùng làm tài liệu học tập, tham khảo cho sinh viên, nghiên cứu sinh và cán bộ khoa học kỹ thuật.

Sách mới in lần đầu chắc không tránh khỏi thiếu sót, mong bạn đọc đóng góp ý kiến để lần tái bản sau được hoàn thiện hơn.

Tác giả chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp, các cán bộ thuộc Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật đã giúp đỡ thiết thực để hoàn thành được tập sách này.

Tác giả