2. Принципы управления
В основе построения систем управления лежат некоторые общие принципы управления, определяющие, какую текущую информацию использует управляющее устройство для формирования необходимого управляющего воздействия.
2.1. Управление по задающему воздействию
В системе управления по задающему воздействию (рис. 4, а) используется информация только о цели управления (или о заданном значении параметра, если речь идет о системах регулирования). Для такой системы характерна разомкнутая цепь воздействий, т. е. управляющее устройство оказывает воздействие на объект управления, но обратное воздействие отсутствует (рис. 5, а). В связи с этим систему, реализующую принцип управления по задающему воздействию, называют разомкнутой системой управления.
Достоинством управления по задающему воздействию является простота конструктивной реализации. Однако качественное управление на основе этого принципа возможно только тогда, когда объект управления хорошо изучен и его свойства, а также возмущающие воздействия остаются постоянными.
Рис. 4. Структурные схемы систем автоматического управления:
а — управление по задающему воздействию; б — управление по возмущающему воздействию; в — управление по отклонению; г — комбинированное управление (ОУ — объект управления; УУ — управляющее устройство)
Рис. 5. Управление:
а — без обратной связи; 6 — с обратной связью (ПС — прямая связь; ОС — обратная связь)
2.3. Управление по возмущающему воздействию
В системе управления по возмущающему воздействию (см. рис. 4, б) кроме информации о цели управления используется информация о возмущающих воздействиях. Одна из задач управляющего устройства при этом заключается в формировании такого управляющего воздействия, которое компенсировало бы влияние на объект управления измеренного возмущающего воздействия. Поэтому принцип управления по возмущающему воздействию называют также принципом компенсации.
Что характерно для управления по возмущающему воздействию?
Это разомкнутое управление (управление без обратной связи), что означает отсутствие информации об управляемом параметре (температуре реакционной смеси в реакторе).
Необходимо точно и верно выбрать канал, по которому может проявиться главное возмущающее воздействие.
Этот принцип нельзя использовать в системах управления нейтральными и неустойчивыми объектами.
Достоинства такого принципа управления:
а) быстродействие, так как возмущающее воздействие может быть скомпенсировано до появления рассогласования между текущим значением регулируемого параметра и его заданным значением;
б) возможность (теоретическая) полной компенсации выбранного возмущающего воздействия;
в) отсутствие проблем, связанных с устойчивостью.
Недостатки:
а) учитываются не все возмущающие воздействия, а только одно, тем самым не обеспечивается высокая точность управления (особенно это проявляется при наличии неконтролируемых возмущающих воздействий);
б) не контролируется результат управляющего воздействия;
в) необходима надежная информация о функциональной взаимосвязи между расходом, степенью открытия клапана и регулируемого параметра, которая, как правило, не линейна, не всегда точно известна и может изменяться в процессе функционирования аппарата.