4. Фундаментальные принципы управления.

В настоящее время известны и широко используются два функциональных принципа управления:

1)принцип разомкнутого управления, включающий в частности, принцип управления по возмущению ( иначе называется принципом компенсации );

2)принцип замкнутого управления ( иначе называется принципом управления с ОС).

В рамках этих фундаментальных структур в зависимости от возможности их изменения ( в частности как параметров так и связей ) различают фундаментальные методы управления- адаптивные и неадаптивные.

Иначе указанные принципы (т.е. структуры и методы) управления проиллюстрируем на примерах типовых структур СУ

Замечание:

На практике эти принципы в конкретной реализации СУ могут комбинироваться .

1. Типовые структуры СУ

1. Структурная схема СУ, реализующая принцип разомкнутого управления.

В таких СУ близость алгоритма функционирования ОУ

и задаваемого (желаемого) функционирования обеспечивается только конструкцией и подбором физических закономерностей, действующих в функциональных компонентах разомкнутой системы.

Примерами реализации разомкнутого принципа управления является:

• система управления световой гирляндой (рекламой, );

• схемы программного управления ОУ ( стрелкой кварцевых часов, , копирования при изготовлении ключей по форме шаблона и др.)

2.Структурная схема С.У., реализующая принцип разомкнутого управления по возмущения (принцип компенсации).

Uвх Uз Uбл

Примерами компенсации принципа управления является управление постоянством хода механического хронометра при изменении температуры окружающей среды ( с тем, чтобы сохранить постоянство длины маятника , использующий неметалический стержень с разными коэффициентами теплового расширения).

3.Структурная схема СУ, реализующая принцип замкнутого управления.

Uвх Uз Uбл

Управление с ОС есть управление в функции фазовых координат ОУ, т.е. когда следствие нарушение желаемого функционирования ОУ превращается в причину восстановления нарушенного процесса. Иначе: в СУ с ОС происходит воздействие результатов функционирования ОУ на характер протекания этого функционирования. Основная идея управления с ОС заключается в использовании отклонений параметров ОУ от требуемого состояния для формирования управляющих воздействий.

Примерами реализации принципа замкнутого управления в электронике могут быть:

-генераторы (т.е. СУ с положительной ОС);

-усилители (т.е. СУ с отрицательной ОС).

Примечание:

1. В СУ замкнутого типа возникает возможность управления неустойчивым ОУ, что невозможно в разомкнутых СУ

2)В СУ широко используется частный вид принципа управления с ОС регулирование (т.е. управление в функции рассогласования вход-выход):

задатчик

Цепь ОС

УР

ОР

УС

Автоматический регулятор

Здесь: О.Р.-объект регулирования

У.Р.-устройство регулирования

У.С.-управляющая система

4. Обобщенная функциональная схема СУ

Автоматический регулятор

ЭС1 ЭС2

Yос

ξ(t)

U

задатчик

ПЭ

У

ИЭ

ОУ

вх Y(t)

ОСм

ОСг

ЭС- элемент сравнения

ПЭ- преобразующий усилитель

У- усилитель

ИЭ- исполнительный элемент

ОСм- местная ОС

ОСг- главная ОС

Необходимость введения задающего элемента объясняется тем, что задающее воздействие, поступающее на ЭС1 может отличаться от входной величины по двум причинам:

• эти воздействия связаны друг с другом по функциональной зависимости или просто отличаются масштабом.

• задающие воздействия содержат в себе случайные возмущения (помехи, шумы и т.п.)

Усилитель и ИС входят в основной контур схемы. ПЭ и ОСм вводятся в систему для придания ей лучших динамических свойств, т.е. для коррекции системы (в этом плане их называют последовательным и параллельным звеньями соответственно). Их наличие является необязательным, однако тогда система будет иметь низкие показатели.

В том случае, когда КС в процессе функционирования способна изменять свое поведение или состояние (приспосабливаться) при непредвиденном изменении свойств, цели управления, сохраняя свою работоспособность, то ее называют адаптивной или приспосабливаемой системой.

Способы адаптации:

• самонастраивающаяся;

• самообучающаяся;

• самоорганизующаяся.

В самонастраивающихся системах могут изменяться параметры; в самоорганизующихся- структура, в самообучающихся- алгоритм функционирования по мере накопления опыта управления для обеспечения оптимальности поведения системы.