1.2 Класифікація систем керування за принципом організації

(за принципом дії).

Наявність у об'єкта керуючих входів , які призначені для завдання необхідних режимів функціонування об'єкта, дозволяє керувати його станом , та задавати необхідні значення вихідним координатам об'єкта . Таким чином, об'єкт керування повинен бути доступний керуванню, тобто мусить бути спостережним та керованим.

Спостережність – це можливість визначення параметрів стану на основі вимірювання деякої кількості інших величин та використання апріорної інформації.

Керованість – це можливість переводу системи за допомогою керування із одного стану в інший за кінцевий час.

По степені використання інформації про стан об’єкта керування системи керування розглядаються згідно двох основних принципів: розімкнуте керування ( без зворотного зв’язку ) та замкннте керування ( із зворотним зв’язком ).

Вибір необхідного принципу керування визначається необхідним ступенем автоматизації керування, необхідністю обліку або компенсації зовнішніх впливів , коректування характеристик , які відображаються його оператором .

1.2.1 Принцип розімкненого керування.

Припустимо, що оператор об'єкта має стійкі характеристики, а збуджуючий вплив не впливає на вихідний сигнал об'єкту, тобто об'єкт має тільки прямий канал передачі керуючого впливу (Рис.13).

, (1)

Рис.13 Прямий канал передачі керуючого впливу

Таким чином, кожному значенню співвідноситься певне значення , тобто вихід можна контролювати тільки за керуючим впливом.

У відповідності до фізичних особливостей діючих сигналів в об'єкті керування потрібен і відповідний керуючий пристрій із своїм оператором , який під впливом задаючих сигналів та згідно із визначеним законом керування виробляє керуючий вплив (Рис.14)

; ₍₂₎

Рис. 14 Підсистема керування із законом керування по задаючому впливу

Таким чином, визначаючи функціональний зв'язок (1), (2) можна стверджувати, що певному значенню вихідної величини повинно відповідати відповідне та єдине значення задаючого впливу (Рис.15)

(3)

Рис. 15 Система керування із розімкнутим принципом керування.

Такий спосіб організації керування визначає розімкнений принцип керування.

УВАГА! Для організації розімкненого принципу керування об'єкт повинен мати стабільні характеристики, незалежні від часу та впливу навколишнього середовища та відповідати принципу керованості.

При цьому давач задаючого впливу може бути відмасштабовано в одиницях вимірювання керованої величини. Але в дійсності на об'єкти керування діють різноманітні збуджуючі впливи або завади , тобто об'єкт має ще канал передачі впливу . З цього приводу мають місце різноманітні засоби уявлення структури об'єкту керування (Рис.16).

Рис.16 Можливі схеми представлення об’єкту керування

Таким чином, об'єкт керування має прямий канал передачі керуючого впливу та канал передачі збуджуючого впливу

a)

б)

в)

г)

д)

Нехай структура об'єкту керування відповідає схемі б), тобто

(4) де – задане значення керованої величини,

– похибка від впливу завади

Рис.17 Характеристика навантаження при розімкнутому

принципі керування

Таким чином, при розімкнутому принципі керування (Рис.17), значення вихідної величини буде відрізнятися від розрахункового значення на величину , для компенсації якої потрібно виробити додатковий керуючий вплив тобто

Рис.18 Типова структурна схема системи з розімкнутим принципом керування

Чи можна здобути компенсуючий вплив, не змінюючи задаючий вплив ?

Поміркуємо! Якщо збуджуючий вплив v(nT) є контрольованим, то додатковий керуючий вплив можна визначити за допомогою компенсаційного каналу A_V , який діє з протилежним знаком відносно прямого каналу передачі впливу (Рис.18)

При цьому

Для того щоб вихідна величина була незалежна (інваріантна) від збуджуючого впливу, необхідно, щоб виконувалось співвідношення .

Рис.19 Розімкнута система керування із каналом компенсації навантаження

Таким чином, оптимальне значення оператора каналу компенсації може бути знайдено відповідно

₍₅₎

При цьому закон керування буде формуватися під впливом сигналів завдання та збудження , а типова система керування з ДПС буде діяти за принципом керування по задаючому та збуджуючому впливам (Рис.20).

Рис. 20 Розімкнута система керування двигуном постійного струменя з каналом компенсації наівантаження

Треба пам'ятати, що керування по збуджуючому впливу можливо тільки при спостереженні останнього, а в систему додатково вводиться канал компенсації, який не змінює розімкнений принцип керування.