2.2 Фундаментальные принципы управления

А. Принцип разомкнутого управления

1. Управление по управляющему воздействию на систему

В системах, построенных по этому принципу, значение управляемой величины Y не используется при формировании управляющего воздействия на объект. Точность управления зависит от влияния возмущающих воздействий F на управляемую величину Y и стабильности параметров системы (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Общая функциональная схема разомкнутых систем с управлением по управляющему воздействию

В общем случае точность таких систем невелика. Тем не менее, системы, построенные по этому принципу, из-за простоты реализации, нашли широкое применение. Примером таких систем являются различные автоматические дозаторы, где величина дозы зависит от времени работы дозатора.

2. Управление по возмущающему воздействию (принцип компенсации возмущающего воздействия)

В системах, построенных по этому принципу (рисунок 2.3) , управляющее воздействие на объект формируется в зависимости от изменения возмущающего воздействия так, чтобы ликвидировать влияние этого изменения на управляемую величину.

Поскольку контролировать все возмущающие воздействия невозможно, точность таких систем ограничена.

Примером таких систем является система стабилизации напряжения генератора. При изменении нагрузки ток генератора изменяется, вследствие чего напряжение генератора также изменяется.

Рисунок 2.3 Общая функциональная схема разомкнутых систем с управлением по возмущающему воздействию:

Д_г ─ датчик возмущающего воздействия; Ф ─ устройство, формирующее управляющее воздействие на объект

Для того чтобы стабилизировать напряжение, генератор снабжают дополнительной компаундной обмоткой, пo которой проходит ток равный или пропорциональный току генератора. Компаундная обмотка формирует дополнительный магнитный поток возбуждения, что стабилизирует напряжение генератора. Компенсация достигается только при изменении нагрузки. Изменение напряжения генератора, например, вследствие изменения скорости приводного двигателя не компенсируется.

Б. Принцип замкнутого управления (управление с обратной связью, управление по ошибке, управление по отклонению)

В системах, построенных по этому принципу (рисунок 2.4) замкнутого управления, управляемая величина Y контролируется в процессе управления (измеряется датчиком Д_у). На сравнивающем устройстве формируется сигнал ошибки e_e. Управляющее воздействие Х_у на объект формируется так, чтобы ликвидировать ошибку е= Y - Y₃ .

Обратная связь, по которой сигнал Y с выхода системы подается на ее вход, называется главной обратной связью.

Точность таких систем теоретически не ограничена.

Из-за инерционности ОУ и элементов УУ не всегда удается обеспечить требуемое быстродействие таких систем. В этом случае организуют комбинированное управление, когда управляющее воздействие на объект формируется в функции от ошибки e и изменения возмущающего воздействия (рисунок 2.5)

Рисунок 2.4 – Общая функциональная схема систем, построенных по принцип замкнутого управления:

З ─ задатчик (программатор); СУ ─ сравнивающие устройство; _Ф ─ устройство, формирующее управляющее воздействие на объект, ОУ ─ объект управления; Д_у ─ датчик управляемой величины; Y ─ управляемая величина; Y_д ─ управляющее воздействие на систему; Х_у ─ управляющее воздействие на объект; F ─ возмущающее воздействие; Х₃ ─ сигнал задатчика; Х_д ─ сигнал датчика; e_e ─ сигнал ошибки

Рисунок 2.5 – Общая функциональная схема систем, построенных по принципу комбинированного управления