Способ (принцип) управления

По способу управления САУ разделяются:

1. Разомкнутые, на входе УУ отсутствует информация о действительном значении выходной координаты Y, т.е нет контроля за состоянием ОУ (разомкнутые – нет обратной связи).

2. Замкнутые, на вход УУ которых подается задающее воздействие X и сигнал, пропорциональный действительному значению выходной координаты ОУ (системы с обратной связью).

Структурные схемы САУ показаны на рисунке 2.1.

Первый способ управления использует принцип разомкнутого управления, сущность которого состоит в том, что алгоритм управления строится только на основе заданного алгоритма функционирования и фактическое значение выходной координаты Y не контролируется.

По принципу управления разомкнутые САУ подразделяются на два вида:

- управление по задающему воздействию(рисунок 2.1 а). На входе систему управления действует только один сигнал – задающее воздействие. Качество управлениятаких систем определяется постоянством параметров системы и возмущений. В случае необходимости выходная координата корректируется вручную изменением задающего воздействия. Поэтому такие системы пригодны при достаточно высокой стабильности условий работы системы и невысоких требований к точности.

- управление по возмущению(система автоматической компенсации) (рисунок 2.1 б). Некоторое наиболее сильно влияющее возмущение измеряют, преобразуют в сигнал задающего воздействия и подают на вход УУ. Алгоритм функционирования УУ построен так, чтобы при этом сигнал управления U регулировался с целью компенсации влияния измеренного возмущения. Качество управления таких систем намного выше, чем у предыдущих, но остается невысокой, вследствие невозможности охватить компенсацией все возмущения, действующие на систему, и из-за изменения во времени параметров ОУ и УУ.

Системы с регулированием по возмущению называют еще системами инвариантного управления. При соответствующем построении и настройки возможно добиться исключения влияния некоторых сильно влияющих возмущений на состояние ОУ.

Второй принцип управленияиспользуют принцип управления по отклонению(принцип обратной связи- замкнутые САУ), при котором на вход УУ подается задающее воздействие X и сигнал, пропорциональный действительному значению выходной координаты ОУ – Y (см. рисунок 2.1 в).

Сравнивая эти две величины, УУ определяет требуемое воздействие на ОУ. Такая система стремится ликвидировать все отклонения Y от требуемого значения, независимо от причин, вызвавших эти изменения (внутренние и внешние). Такие САУ имеют связь, замыкающую выход ОУ с его входом, поэтому они называются замкнутыми, или системами с обратной связью(системами управления по отклонению). Обратная связь между входом и выходом системы называется главной обратной связью. Кроме главной обратной связи, САУ может иметь внутренние обратные связи(внутренние контуры).

По виду действия обратные связи разделяются на:

- отрицательные обратные связи(ООС), при которых сигнал обратной связи вычитается из задающего или входного сигнала;

- положительная обратная связь(ПОС), когда сигнал обратной связи складывается с задающим или входным сигналом.

Главная обратная связь всегда выполняется отрицательной.

По характеру действия обратные связи бывают:

- жесткие(ЖОС), когда обратная связь действует во все время работы САУ;

- гибкие(ГОС), когда обратная связь работает только в переходных процессах и отключается, если не происходит каких-либо изменений сигналов.

И жесткая, и гибкая обратная связь может быть как отрицательной, так и положительной.

Существуют также и комбинированныеСАУ, которые представляют собой комбинацию системы управления по отклонению и системы управления по возмущению (см. рисунок 2.1 г). Компенсация какого-либо возмущения позволяет упростить замкнутую САУ и повысить точность управления. В таких системах наиболее полно используется информация об ОУ, что позволяет повысить качество управления.

Частным случаем систем автоматического управления является системы автоматического регулирования(САР). Задачей САР является поддержание выходной величины (координаты) Y на заданном уровне. В зависимости от характера задающего воздействия, САР делятся на три вида:

- системы стабилизации. В таких системах задающее воздействие постоянно;

- системы программного управления. В таких системах задающее воздействие изменяется по заранее заданному закону;

- следящие системы. Закон изменения задающего воздействия заранее не известен, и задачей САР является обеспечение слежения выходной координаты Y за изменяющейся величиной X, так, чтобы поддерживалось пропорциональность YºX.

УУ в таких системах называют регулятором, а выходная величина – регулируемой величиной. САР являются наиболее распространенным типом САУ.

В зависимости от количества выходных координат ОУ, САУ делятся на одномерные и многомерные. Многомерные в свою очередь делятся на:

- системы несвязанного управления. В таких системах имеет место несколько УУ, каждое из которых осуществляет управление своей выходной координатой Y. При этом все эти устройства не имеют взаимных связей и изменение одной выходной координат не влияет на другие;

- системы связанного управления. Отдельные УУ связаны друг с другом внешними связями и изменения одной из координат автоматически приводит к изменению координат других УУ.