Классификация систем управления

 

В схеме САУ, изображенной на рисунке 1.2, на управляющее устройство поступают три вида информации: о величине y, характеризующей состояние объекта, о величине x, задающей цель управления, и о величине помех h, нарушающих режим работы объекта. Однако существуют САУ, в которых используется лишь часть перечисленной информации.

Если в процессе управления устройство управления не использует информацию об объекте управления, систему называют разомкнутой, в противном случае – замкнутой, или системой с обратной связью.

Возможны разомкнутые системы, в которых управляющее устройство измеряет только задающий сигнал (системы управления по задающему воздействию) или только помехи (системы управления по возмущению). Точность обеспечиваемого при этом соответствия между величинами  и  целиком определяется постоянством параметров системы и возмущений и никак не контролируется. Поэтому практически такие системы пригодны лишь при достаточно высокой стабильности указанных выше условий работы системы и невысоких требованиях к точности.

В замкнутых системах появляется возможность оценить текущее состояние объекта управления и его отклонение от желаемого состояния, поэтому их еще называют системами управления по отклонению. Эти системы могут обеспечить принципиально неограниченную точность управления и представляют собой основной тип САУ.

Частным, но широко распространенным видом систем автоматического управления являются системы автоматического регулирования, задача которых заключается в поддержании текущего значения выходной величины объекта на заданном уровне, то есть в сохранении равенства . При этом устройство управления называют регулятором, а выходную величину – регулируемой величиной.

Требуемое значение регулируемой величины может быть:

1) постоянной величиной (требуемый размер детали должен быть зафиксирован);

2) заранее известной функцией времени (изменение температуры печи должно производиться по определенному закону);

3) заранее неизвестной функцией времени (угловое положение ствола зенитного орудия должно изменяться в зависимости от произвольного и заранее неизвестного положения цели).

В соответствии с этим системы регулирования также подразделяют на три вида:

1) системы стабилизации;

2) системы программного управления;

3) следящие системы.

Примером системы автоматического регулирования может служить автопилот, ведущий самолет по заданному курсу.

В зависимости от количества выходных координат объекта управления, образующих вектор выходного сигнала , САУ делятся на одномерные и многомерные (двухмерные и т.д.).

Системы автоматического управления также бывают непрерывного или дискретного действия в зависимости от характера действия составляющих систему звеньев.

Непрерывная система состоит только из звеньев непрерывного действия, выходная величина которых изменяется плавно при плавном изменении входной величины.

Дискретная система содержит хотя бы одно звено дискретного действия, выходная величина которого изменяется дискретно даже при плавном изменении входной величины. Скачки выходной величины могут наблюдаться либо при прохождении входной величиной определенных пороговых значений (звено релейного действия), либо через определенный интервал времени (звено импульсного действия). В соответствии с этим дискретные САУ делятся на три типа: релейные (системы с квантованием сигналов по уровню), импульсные (системы с квантованием сигналов по времени) и цифровые (с применением обоих видов квантования сигналов).

Стационарными называют системы, все параметры которых неизменны во времени. Системы с переменными параметрами относятся к нестационарным системам. При математическом описании нестационарной системы некоторые коэффициенты получающегося дифференциального уравнения оказываются функциями времени. Примером нестационарной системы может служить система управления ракетой, масса которой изменяется вследствие расхода топлива. В отличие от нестационарной системы, реакция стационарной системы на одно и то же воздействие не зависит от момента приложения этого воздействия.

Оптимальными называют системы, в которых обеспечено оптимальное значение какого-либо основного показателя качества работы системы – критерия оптимальности. Таким критерием может быть один из показателей качества переходных процессов (например, его длительность), а также точность, потребляемая мощность и т.п. Задача синтеза оптимальной САУ может быть решена только в том случае, когда объект является управляемым, т.е. когда существует хотя бы одно допустимое управление, переводящее объект из заданного начального в заданное конечное состояние за конечный промежуток времени. Кроме того, объект должен обладать свойством наблюдаемости, когда возможно определение его состояния по результатам измерения его координат или параметров.

Адаптивными или самонастраивающимися называют системы управления, обладающие способностью приспосабливаться к изменению внешних условий работы, а также улучшать свою работу по мере накопления опыта. Обыкновенные (неадаптивные) системы такой способностью не обладают. Если вследствие какого-либо изменения условий работы обыкновенной системы ее настройку требуется изменить для того, чтобы сохранить заданное качество управления (точность или быстродействие), эту перенастройку должен сделать человек. В адаптивной системе это осуществляется автоматически самим управляющим устройством.

Область применения адаптивных САУ – это управление объектами, свойства или условия работы которых недостаточно известны или существенно непостоянны. В этих обстоятельствах обыкновенная система либо будет работать неудовлетворительно, либо потребует постоянного надзора.

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: