Допустим, имеется устройство, состояние которого может быть описано функцией . Назовем ее управляемой величиной, а само устройство – объектом управления (ОУ).
Задачей управления является обеспечение изменения функции в соответствии с некоторой функцией , называемой задающим воздействием.
При этом в идеале
в соответствующие моменты времени.
Чтобы физически обеспечить такое равенство, должно существовать некоторое управляющее устройство (УУ), непосредственно соединенное с ОУ. На выходе УУ должно формироваться управляющее воздействие u(t), воздействующее на ОУ.
Таким образом, простейшая схема системы автоматического управления (САУ) может быть представлена следующим образом:
УУ совместно с ОУ образует САУ
Существуют САУ, в которых управляющее устройство не получает информации о состоянии объекта управления. Такие системы называются разомкнутыми; функциональная связь между управляющим воздействием и управляемой величиной заранее известна. Подобные системы ненадежны, нестабильны, неточны.
В подавляющем большинстве САУ управляющее воздействие вырабатывается на основе сравнения управляемой величины и задающего воздействия . Такие САУ называются замкнутыми.
Управляющее воздействие – функция – характеризуется двумя параметрами – величиной и знаком. Т.к. если , необходимо уменьшать , и наоборот.
К сожалению, практически невозможно добиться безукоризненного выполнения равенства
Всегда существует некоторая ошибка, по которой система и работает.
Ошибка – это разница между задающим воздействием и управляемой величиной в некоторый момент времени.
Следовательно, обязательным элементом САУ является датчик рассогласования или дискриминатор, основной задачей которого и является обнаружение существующей ошибки.
Развернутая функциональная система САУ выглядит так:
Здесь:
ДР - датчик рассогласования, формирующий сигнал ошибки,
ЧЭ – чувствительный элемент
ДР и ЧЭ образуют дискриминатор – устройство, определяющее отклонение управляемой величины от задающего воздействия и преобразующее это отклонение в форму, необходимую для дальнейшей работы системы.
В рассматриваемых нами системах, дискриминатор вырабатывает электрическую величину (напряжение), пропорциональную отклонению y(t) от g(t).
Дискриминаторы обычно являются маломощными устройствами, поэтому в большинстве систем необходим усилитель, в котором сигнал с выхода дискриминатора (или УУ) согласуется по мощности с сигналом, которым может управляться исполнительное устройство.
На выходе УУ должен быть сформулирован такой сигнал, который способен управлять ОУ.
Обратная связь, обеспечивающая сравнение управляемой величины и задающего воздействия, называется главной обратной связью.