7 Качественные критерии для реакции на помехи. Прямые показатели качества процесса управления по каналу возмущения и шумов измерений

Для переходных процессов, вызванных возмущающим воздействием xв(t) на выходе объекта управления (рис.5) вводятся следующие показатели качества.

Перерегулирование (колебательность) σ - величина, равная отношению второго (отрицательного) максимального отклонения А₂ к первому максимальному отклонению А₁.

 Длительность переходного процесса (время регулирования) t_п – интервал времени от момента приложения ступенчатого воздействия до момента, после которого отклонения управляемой величины x(t) от ее нового установившегося значения x(∞) становятся меньше некоторого заданного числа δ_п.

Рис. 5 Прямые показатели качества процесса управления (регулирования) по каналу возмущения

Три главных показателя качества – перерегулирование σ, первое максимальное отклонение x_м и длительность переходного процесса t_п - тесно связаны между собой. Они зависят от всех параметров системы, но наиболее сильно – от передаточного коэффициента k разомкнутой системы. Причем, с увеличением этого коэффициента максимальное отклонение по каналу возмущения всегда уменьшается, максимальное отклонение по каналу задающего воздействия всегда увеличивается, а перерегулирование и длительность переходного процесса, как правило, увеличиваются.

Отыскание оптимального компромисса между этими двумя противоречивыми тенденциями является одной из основных задач синтеза автоматизированной системы управления.

В идеальной системе управления любые возмущающие воздействия, в том числе и стандартные, не должны вызывать рассогласования, т.к. идеальная система управления не должна быть чувствительной к возмущениям, т.е. площадь заштрихованной фигуры должна быть = 0.

Примерами системы управления, близкими к идеальным, служат все измерительные приборы высокого класса точности.

Для идеальной системы управления  все показатели должны равняться 0, для реальных должны быть близкими нулю.

Свойства любой системы управления зависят от свойств элементов системы управления. Изменяя характеристики отдельных элементов системы управления, можно добиваться наилучшего возможного качества регулирования. Такая система управления оптимальная.

Системы управления, способные сами автоматически находить и поддерживать оптимальное значение параметров настройки, называются самонастраивающимися. Эти системы управления содержат элементы, автоматически меняющие параметры настройки в нужную сторону, т.е. системы управления сами изучают свойства объекта и свойства возмущающих воздействий и приспосабливаются к ним. Системы управления, способные к самообучению, называются адаптивными.

Как правило, качественные критерии не могут быть оптимизированы одновременно, даже при хорошем выборе  параметров контроллера. Зачастую улучшение одного критерия (например, уменьшение времени нарастания)  приводит к ухудшению  другого (например, к увеличению амплитуды перерегулирования). Таким образом, установки параметров контроллера всегда требуют компромисса. Реакции на заданные изменения и помехи также не могут быть оптимизированы одновременно, это означает, что необходимо выставлять  приоритеты.