Kim D.P. Teoriya avtomaticheskogo upravleniya. T. 1. Linejnye sistemy (FML, 2003)(ru)(T)(K)(600dpi)(288s)_MOc_ (Ким - теория автоматического управления), страница 4

Кроме того, следует отметить, что система управления с обратной связью может оказаться неустойчивой, хотя объект управления устойчив. 1.2.4. Принцип комбинированного управления. Выше при рассмотрении принципа компенсации и принципа обратной связи отмечались их достоинства и недостатки. Естественной является попытка поиска способа управления, в котором бы совмещались достоинства обоих принципов управления. Таким способом управления является принцип комбинированного управления, при котором одновременно используются способы управления как по возмущению, так и по отклонению. Принцип комбинированного управления используется в тех случаях, когда на систему действует много различных возмущений, один (или несколько) из которых оказывает наибольшое влияние на работу системы управления и может быть измерен.

В подобных случаях влияние превалирующего возмущения можно нейтрализовать, используя принцип компенсации, и нейтрализовать влияние остальных возмущений, используя принцип обратной связи. 17 1.3. Структуре системы унраееения 1.3. Структура системы управления Система управления включает управляющее устройство (УУ) и объект управления. Структура УУ зависит от используемого принципа управления.

При использовании принципа программного управления УУ включает программатор и исполнительное устройство (см. рис. 1.3). Управляющее устройство, построенное на основе принципа компенсации (рис. 1.7, а), включает: задатчик или задающее устройст- Рис. 1.7. Функциональная схема системы управления: а - — по возму- щению; б с обратной связью во (ЗУ), которое вырабатывает задающее воздействие; чувствительный элемент (ЧЭ), предназначенный для измерения возмущения; усилительно-преобразовательное устройство (УПУ), которое на основе задающего воздействия и измеренных значений возмущения вырабатывает управляющее воздействие; исполнительное устройство (ИУ), которое непосредственно воздействует на объект управления.

Управляющее устройство системы управления по отклонению (рис. 1.7, б без штриховой линии), помимо задающего устройства, усилительно-преобразующего устройства и исполнительного устройства, содержит сравнивающее устройство (СУ), которое определя- 2 Д.П. Ким 18 Гл. 1. Основные понятия и принципы управления ет ошибку е, равную или пропорциональную отклонению управляемой переменной от требуемого значения, и чувствительный элемент (ЧЭ), предназначенный для измерения управляемой переменной. Управляющее устройство системы комбинированного управления (рис.

1.7,б со штриховой линией) по сравнению с управляющим устройством системы управления по отклонению включает дополнительно чувствительный элемент, предназначенный для измерения возмущения. 1.4. Законы управления Как было установлено выше, управляющее устройство состоит из различных элементов. Однако при разработке и исследовании алгоритмов управления обычно исполнительное устройство и другие элементы, обладаюптие инерционностью, объединяют с объектом управ- Рис. 1.8. Блок-схема замкнутой системы управления пения, и блок-схему замкнутой системы управления представляют так, как это показано на рис.

1.8. Здесь под регулятором или управляющим устройством понимают преобразующее устройство, формирующее на основе ошибки е управляющее воздействие, а объектом регулирования (управления) собственно объект управления, объединенный с остальной (инерционной) частью управляющего устройства. Зависимость и = г'(е) выходной переменной регулятора от его входной переменной называется законом или алгоритмом управления.

Здесь г' оператор. В промышленных регуляторах находят применение следующие типовые законы управления (в скобках указаны названия соответствующих регуляторов); пропорциональный закон или П-закон 1просюрииональный регулято или П- ег лято у р) и = 1с„е; пропоционально-интегральный закон или ПР1-закон (пропорционально-интегральный регулятор или ПИ-регулятор) и = к„е + 1с„ / е(1) сМ; в пропорционально-дифференциальный закон или ПЛ-закон (пропорционально-дифференциальный регулятор или ПД-регулятор) и = йпе+ йд — ,' де дс' 19 1.й. Классификация систем управления пропоционально-интегро-дифференциальный закон или ПИД-закон (пропорционально-интегро-дифференциальный регдлюаор или ПИП-регулятор) и = Й„е+ й ефесе+ йь —.

дг о Здесь й„,. Й„и Й„- константы (передаточные коэффициенты). Как влияет каждое слагаемое в законе управлония на управляемый процесс, как выбирается закон управления и определяются передаточные коэффициенты, будет рассмотрено в гл. 5, посвященной синтезу алгоритмов управления. 1.5. Классификация систем управления Системы управления классифицируют по различным признакам. Выше по наличию или отсутствию обратной связи были определены замкнутые и разомкнутые системы управления.

По виду задающего воздействия д различают: системы стабилизации; д = сопз~; системы программного управления: д = дф, т.е. задающее воздействие заданная функция времени; следящие сиспьемьк задающее воздействие заранее не известно и определяется внешними факторами (например, в радиолокационной станции слежения за самолетом задающее воздействие определяется движением наблюдаемого самолета). В зависимости от использования текущей информации системы управления делятся на обычные (неадаптивные) и адаптивные. Система управления называется неадаптивной, если текущая информация используется только для выработки управляющего воздействия при неизменном алгоритме управления.

Система называется адаптивной, если текущая информация используется также для изменения алгоритма управления и/или задающего воздействия. В зависимости от вида сигнала на выходе элементов системы управления делят на непрерывные и дискретныо. Вели сигнал на выходе какого-либо элемента квантован по уровню (т. е, принимает дискретные значения) и/или по времени (т, е, представляет последовательность импульсов), то система управления называется дискретной; в противном случае, т. е, когда выходные переменные всех элементов системы управления являются непрерывными функциями, система называется непрерывной.

По тому, з а в и с и т характеристика (свойство) системы управления от времени или нет, различают стационарные и нестационарные системы управления. Систему управления называют тпационарной, если ее характеристика не зависит от времени, и нестационарной, если ее характеристика зависит от времени. 20 Гв. 1. Основные пвивгаик и иринаипы упрвввеаик По уравнениям, которыми описываются системы управления, они делятся на линейные и нелинейные. Система управления называется линейнвц если она описывается линейными уравнениями, и нелинейной, если она описывается нелинейными уравнениями.

По характеру внешних (задаюшихи возмущающих) и внутренних (возмущающих) в о зд е й с т ни й различают детерминированные и стохастические системы управления. Система управления называется детересинированной, если все воздействия являются Рис. 1.9. Классификации САУ детерминированными, и стотастической, если хотя бы одно воздействие является стохастическим (случайным).

На рис. 1.9 продставлсна классификация систем автоматического управления (САУ). Глава 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ В теории управления при анализе и синтезе систем управления имеют дело с их математической моделью. Математическая модель представляет собой уравнения, передаточные или временные функции, которые описывают процессы, протекающие в системе управления. Математическая модель может быть получена аналитически (теоретически) на основе физических (химических и др.) законов, которым подчиняются процессы в системе управления, или экспериментально. При математическом описании исходят из противоречивых требований.

С одной стороны, математическая модель должна как можно |юлнее отражать свойства оригинала (исходной системы), а с другой стороны быть по возможности простой, чтобы не усложнять исследование. Часто полезно на начальном этапе исследования принимать более простую модель, а затем при нообходимости усложнять ее, принимая во внимание дополнительные факторы, которые на начальном этапе не учитывались.