Вопросы для самопроверки. 1. Что изучает теория управления?

1. Что изучает теория управления?

2. Определите понятия управление и объект управления.

3. Назовите виды автоматических устройств.

Раздел 2. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АВТОМАТИЧЕСКОГО
УПРАВЛЕНИЯ

При работе с данным разделом Вам предстоит:

1) Изучить:

Классификацию САУ.

2) Ответить на вопросы теста № 2.

2.1. Классификация и общая характеристика САУ

Изучаемые вопросы:

· Классификация САУ

· Общая характеристика САУ

Принято классифицировать системы автоматического управления по ряду признаков, определяющих их отношение к тому или иному классу САУ.

Прежде всего принято разделять САУ по принципу управления. По этому признаку различают системы:

- с разомкнутым циклом управления,

- с управлением по возмущениям,

- с управлением с обратной связью,

- с комбинированным принципом управления.

В системах с разомкнутым циклом управления информация о действительном поведении объекта управления не используется для целей управления (рис. 2.1).

Системы с разомкнутым принципом управления оказываются эффективными лишь тогда, когда характеристики ОУ достаточно стабильны и возмущающее воздействие F незначительно влияет на выходную величину Y.

В системах с управлением по возмущениям в структуру разомкнутого управления добавляется еще один блок (рис. 2.2) – устройство измерения возмущений (ИВ), обеспечивающее дополнительное компенсационное воздействие на ОУ при значительных изменениях возмущающего воздействия F.

В системах управления с обратной связью (рис. 2.3) информация о действительном поведении объекта управления снимается с выхода ОУ, обрабатывается в устройстве обратной связи (УОС) и подается в устройство сравнения (УС), где сравнивается с информацией о желаемом поведении объекта управления.

Преимуществом систем управления с обратной связью является более высокая точность воспроизведения желаемого поведения ОУ, большая инвариантность по отношению к возмущающим воздействиям и меньшая зависимость от изменения характеристик ОУ или УУ.

В системах комбинированного управления сочетается принцип обратной связи с принципом прямого управления по внешним воздействиям: возмущающим (рис. 2.4, а) и управляющим (рис. 2.4, б).

В схеме рис. 2.4 б, ПЗ – преобразователь управляющего (задающего) воздействия. Системы с комбинированным принципом управления обеспечивают повышенную точность воспроизведения желаемого в технике управления.

Вторым важным признаком классификации САУ является тип управления. По типу управления различают шесть основных классов систем управления:

- системы стабилизации;

- системы программного управления;

- следящие системы;

- системы оптимального управления;

- системы экстремального управления;

- системы адаптивного управления.

Задача систем стабилизации заключается в поддерживании на заданном уровне выходной величины ОУ в условиях изменения возмущающих воздействий. Системы стабилизации широко используются во многих технологических процессах для поддержания на заданных уровнях технологических величин (температура, давление, расход, концентрация, уровень и т. д.).

Задача систем программного управления (СПУ) состоит в достижении высокой точности воспроизведения управляющих воздействий, которые изменяются по заданному закону. Типичным представителем систем программного управления являются системы УЧПУ (числового программного управления), широко используемые для управления металлообрабатывающими станками и робототехническими комплексами.

В следящих системах также основной является задача наиболее точного воспроизведения управляющих воздействий. Однако, управляющее воздействие в таких системах изменяется по произвольному закону. Примерами следящих систем являются промышленные регистрирующие и самопишущие приборы, системы синхронной связи, системы наведения.

Системы оптимального управления реализуют управление по экстремуму обобщенного показателя качества работы ОУ, такого как производительность, быстродействие, экономичность. Типовой системой оптимального управления в промышленности является система управления процессом каталитического риформинга – одного из ведущих процессов в нефтеперерабатывающей промышленности (производство бензина).

Системы экстремального управления применяются в тех случаях, когда показатель качества (некоторая функция координат системы) имеет экстремум, задача системы экстремального управления – отыскать и поддерживать режим работы объекта управления, при котором обеспечивается экстремум показателя качества.

Системы адаптивного управления должны обеспечивать высокое качество управления в условиях изменения внешних воздействий или внутренних характеристик объекта управления. Примерами адаптивных систем могут служить адаптивный автопилот, адаптивные регуляторы в электромеханических системах, адаптивные системы управления космическими ракетами.

Третьим существенным признаком классификации САУ является характер сигналов управления, используемых в системах управления. По этому признаку все системы разделяются на: непрерывные, релейные, дискретные.

Непрерывной системой автоматического управления называется такая система, в которых характеристики ОУ являются непрерывными функциями своих координат, а все сигналы управления и внешние сигналы, действующие на систему, описываются непрерывными функциями времени.

Дискретной системой называется такая САУ, в которой имеет место прерывистый характер передачи информации управления. Такой характер сигналов управления может быть обусловлен включением в систему импульсных или цифровых устройств. В связи с этими все дискретные системы разделяются на две большие группы:

- импульсные САУ;

цифровые САУ.

Среди линейных моделей различают:

- линейные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами (стационарные САУ);

- линейные дифференциальные уравнения с непрерывными во времени коэффициентами (нестационарные САУ);

- дифференциальные уравнения в частных производных (системы с распределенными параметрами);

- уравнения с трансцендентными функциями (системы с запаздыванием);

- уравнения, связывающие вероятностные характеристики сигналов управления (стохастические САУ).

Дата добавления: 2014-10-31