Системы, которые непосредственно не используют конечные результаты управления объектом, называют разомкнутыми. Следовательно, САУ, построенные с использованием принципа управления по возмущению являются разомкнутыми.
Рассмотрим особенности замкнутых САУ.
Объект управления характеризуется уравнением вида
.
При отсутствии управления при изменении возмущающего воздействия на ОУ на его выходе появляется отклонение управляемого сигнала от требуемого значения. Это отклонения является ошибкой управления при отсутствии обратной связи, то есть в разомкнутой системе. Его величина определяется как
.
Канал измерения сигнала обратной связи может быть представлен выражением вида:
.
Элемент сравнения сигналов представляется выражением вида
.
Управляющее воздействие на объект может быть представлено как
.
С учетом этих уравнений сигнал на выходе объекта управления определяется как
.
Решая это уравнение относительно управляемой координаты ОУ получаем, что
.
Учитывая, что , получаем
.
где – заданное значение управляемой координаты,
— ошибка управления в замкнутой САУ.
– суммарный коэффициент передачи замкнутого контура управления.
Очевидно, что при достаточно большом коэффициенте передачи замкнутого контура управления ошибка управления в замкнутой системе будет много меньше, чем в разомкнутой. То есть справедливо соотношение
.
Статические характеристики разомкнутой и замкнутой САУ представлены на рис. 6.
Полученное выражение является базовым для определения свойств и параметров замкнутой САУ. Действительно, если известен суммарный коэффициент усиления замкнутой САУ и ее свойства ОУ, т возможно определение ошибки в замкнутой системе. И наоборот, если задана величина ошибки САУ, возможно определение требуемого суммарного коэффициента передачи с помощью следующего неравенства:
.
Рис. 6. Статические характеристики с САУ с обратной связью.
Очевидно, что при воздействии на объект нескольких возмущающих факторов, свойства уменьшения ошибки управления сохраняются. Действительно, если ОУ представляется выражением вида
,
сигнал на выходе объекта определяется как
.
Поскольку , то есть это является ошибкой разомкнутой САУ относительно выбранного возмущающего фактора, то выходная координаты ОУ определяется как
.
Следовательно, суммарная ошибка управления в замкнутой САУ определяется как:
.
Преимущества такого способа управления:
· Большая гибкость и приспособляемость к различным условиям эксплуатации САУ.
· Возможность уменьшения влияния любых внешних возмущений на объект управления.
· Малая чувствительность к изменению параметров регулятора и объекта управления.
Недостатки:
· Невозможность полного устранения влияния возмущающих воздействий на величину вектора выходных состояний объекта управления.
Возникновение проблем с устойчивостью САУ при попытках увеличения коэффициента усиления системы.
Пример САР по отклонению представлен на рисунке 4.
Представленная САР, поддерживает давление в резервуаре постоянным. Пусть например давление в резервуаре выросло. Давление в сильфоне также возрастает. Заслонка открывается. Массовый расход возрастает. Давление в резервуаре поддерживается постоянным.
Достоинства:
-в отличие от регулирования по возмущению, при регулировании по отклонению ни одно из возмущающих воздействий не измеряется.
-АСР, по отклонению, способны выполнять задачу регулирования при любом числе возмущающих воздействий.
-отсутствуют требования к стабильности характеристик элементов регулятора и объекта.
Таким образом, САР, работающие по отклонению, лишены основных недостатков САР, работающих по возмущению. Это явилось причиной того, что в настоящее время регулирование по отклонению является основным принципом построения регуляторов в самых различных областях техники. САР, работающие по отклонению, представляют собой системы с обратной связью.
Недостатки:
-прежде чем ликвидировать отклонение необходимо допустить его возникновение.
-САР по отклонению склонна к колебаниям.
В то же время оба отмеченных недостатка САР по отклонению отсутствуют у САР, работающих по возмущению.
Целесообразно использовать САР, реализующих оба принципа регулирования.