ИНФОРМАЦИЯ И ПРИНЦИПЫ УПРАВЛЕНИЯ

 

Управление и информация — понятия, неразрывно связанные между собой. Управление невозможно без достаточной информации о:

• цели управления;

• возмущениях среды;

• состоянии объекта управления;

• характеристиках объекта.

В зависимости от характера и полноты доступной информации реализуют различные принципы управления.

Разомкнутые системы управления

Пусть имеется полная априорная информация о цели управления, известны характеристики объекта, а возмущающие воздействия отсутствуют. Если цель управления задана в виде

 

Рис. 1.9. Разомкнутая система управления

 

т. е. необходимо поддержание режима, заданного технологом или специалистом по эксплуатации объекта, то требуемый постоянный уровень управляющего воздействия и легко определяется по статической характеристике объекта. Если этот уровень допустим, а режим объекта устойчив, то цель управления может быть достигнута в системе, реализующей принцип разомкнутого управления (рис. 1.9).

Для многих производственных объектов оптимальному режиму, который должен поддерживаться системой управления, соответствуют некоторые постоянные значения переменной выхода у =у* и уровня управляющего воздействия и = и*, обеспечивающие экстремум (максимум или минимум) определенной целевой функции.

Целью управления может быть изменение управляемой переменной у по определенной программе, заданной как функция времени y ( t ), например, программы набора высоты или снижения самолета, программа для станков или обрабатывающих центров в машиностроении, программа изменения температуры в печи и т. п. Для вычисления оптимального управляющего воздействия u ( i ) здесь необходимо знать динамические характеристики объекта управления. При этом не всегда можно найти допустимое управление, обеспечивающее точное следование заданной программе. Существуют методы вычисления оптимального управления u ( t ), когда движение объекта в принятом смысле минимально отличается от заданного.

Более общий случай задания цели управления — это требование оптимизировать некоторый функционал

 

 

где U — множество допустимых управлений. В результате решения задачи вариационного исчисления с учетом ограничений на управление и динамики объекта находятся оптимальная траектория y *( t ) и оптимальное управление u *( t ).

Компенсация возмущений

Возмущения — воздействия среды на объект, вызывающие отклонения управляемой переменной от заданных значений или программ изменения. Если о возмущении на объект имеется полная априорная информация, то она может быть учтена при расчете оптимального управления, обеспечивающего желаемое движение объекта.

В некоторых случаях основное возмущение на объект можно измерять непосредственно, т. е. доступна текущая информация о причине отклонений. Используя эту информацию, можно компенсировать отклонения управляемой переменной, оказывая на объект дополнительное воздействие. В простейшем случае компенсирующее воздействие суммируется с управлением, как это показано на рис. 1.10. В результате получаем систему, также реализующую принцип разомкнутого управления. Алгоритм обработки текущей информации о возмущении в компенсаторе К с целью вычисления компенсирующего воздействия, строится на базе информации о характеристиках объекта по каналам управления и возмущения.

Наличие текущей информации о возмущении, т. е. о причине отклонений, дало возможность формирования в системе второго (искусственного) пути из точки приложения возмущения к выходу объекта. Наличие такого пути является необходимым условием реализации абсолютной инвариантности управляемой переменной к непосредственно измеряемому возмущению (так называемый принцип двухканалъности).

 

Рис. 1.10. Разомкнутая система с компенсацией возмущения

 

Для работоспособности системы управления с компенсацией возмущения необходимо, чтобы заданный режим объекта был устойчив, а другие (некомпенсированные) возмущения были слабыми. Например, судном нельзя управлять длительное время без коррекции курса по выявленному отклонению. Это объясняется тем, что судно является нейтральным в смысле устойчивости объектом, накапливающим отклонения.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: