10. Требования к системам управления

Применимость систем автоматического управления в каждом конкретном случае зависит от того, насколько система удовлетворяет предъявляемым к ней требованиям. Задача проектирования системы управления заключается в том, чтобы найти разумный компромисс между использованием простых технических средств и стремлением получить высокое качество работы.

Требования, предъявляемые к поведению системы в динамике, зависят от ее назначения, характера и условий работы и т. д. Основным требованием является сохранение заданной функциональной зависимости между управляющими и регулируемыми переменными на входе и выходе системы.

Различают следующие категории требований:

- к запасу устойчивости системы,

- к величине ошибки в установившемся состоянии или к статической точности,

- к поведению системы в переходном процессе (эти требования называются условиями качества),

- к динамической точности системы, т. е. к величине ошибки при непрерывно изменяющихся воздействиях.

Наиболее важным и необходимым требованием является устойчивость работы системы.

Из-за наличия обратных связей системы автоматического управления склонны к колебаниям. Однако устойчивость системы не должна нарушаться во время ее работы при изменении в определенных пределах внешних и внутренних условий (температуры окружающей среды, напряжения сети питания и т. п.).

Требование устойчивости является необходимым, но не достаточным условием для характеристики динамических свойств СУ. Динамическое поведение системы зависит от выполнения и других требований, которые, в свою очередь, определяются величиной и характером воздействий на систему.

Обычно при анализе и синтезе систем автоматического управления выбирают наиболее типичные воздействия. На рис. 25 представлены некоторые из них:

а) - единичное ступенчатое воздействие (сброс и увеличение нагрузки);

б) - воздействие в виде δ-функции (импульс произвольной формы и весьма малой продолжительности);

в) - воздействие при постоянной скорости и постоянном ускорении;

г) - g(t)=arctg(βt) управляющее воздействие радиолокационной станции.

g(t)

1(t) t

g(t)

t

g(t)

g₂=t²/2

g₁=t

t

g(t)

t

а) б)

в) г)

Рис. 25. Виды входных воздействий

Любые воздействия вызывают в системе переходный процесс, по окончании которого система переходит в новое установившееся состояние.

На рис. 26 представлены основные типы переходных процессов при ступенчатом входном воздействии.

Рис. 26. Основные типы переходных процессов

1 - колебательный процесс (два и более периодов перерегулирования);

2 - малоколебательный процесс (одно перерегулирование);

3 - процесс без перерегулирования, y(t) ≤ y(∞);

4 - монотонный процесс, скорость в течение всего переходного процесса и при t > t_{перех.пр.} , где ∆- абсолютная ошибка.

Наряду с указанными выше требованиями системы управления должны также удовлетворять требованиям, связанным с их эксплуатацией, и экономическим требованиям.