Глава 1. Системы управления мехатронными объектами.

Введение.

В настоящее время трудно указать область деятельности человека, где в какой либо форме не использовались системы управления на базе процессоров или ЭВМ. Переработка сырья, производство энергии, медицина, авиация, транспорт и многие другие сферы широко используют системы автоматического управления различными процессами. Под понятием процесс следует понимать последовательную смену состояний объектов физического мира. Любой физический процесс характеризуется наличием материальных компонент, энергии, информации. Это может быть движение, изменение свойств и характеристик предметов, тепловые и химические превращения и т.д.

Классификация САУ.

Методов исследования САУ известно много, и имеется следующая их классификация, учитывающая способы математического описания и характер протекания процессов в системе.

Системы Управления

По виду уравнений САУ.

По характеру передачи сигнала.

По характеру процессов в системе.

По критерию качества.

Стационарные Нестационарные

Линейные Нелинейные

Непрерывные Дискретные

Цифровые Импульсные

Детерминированные Стохастические

С заданным качеством Оптимальные Адаптивные

Мехатронные объекты, имеющие механическую, сенсорную, приводную подсистему – являются одними из наиболее ярких представителей для реализации сложных законов управления. Системы управления применимы в тех случаях, когда объект (процесс) обладает управляемостью, т.е. существует возможность изменения его некоторых параметров внешними воздействиями. Каким бы сложным или простым ни был бы управляемый процесс, системе управления необходима информация о его параметрах. Такая информация может быть получена лишь для процессов обладающих свойством наблюдаемости. Кроме этого, всегда существуют внешние факторы, влияющие на процесс, которыми невозможно управлять. Эти факторы являются возмущениями, отклоняющими процесс от требуемого режима.

Формально, назначение любой системы управления – формирование управляющих воздействий на основе имеющейся информации о состоянии объекта/процесса и внешней среды. Целью управления может быть решение двух обобщенных задач – поддержания некоторых параметров в определенных диапазонах и регулирование значений выходных переменных по требуемому закону. В каждой из этих задач управляющей системе требуется сформировать выходное воздействие, реализация которого компенсирует образовавшуюся ошибку управления. Для расчета выходных воздействий необходимо знать, как изменятся параметру объекта/процесса при определенном изменении управляемого параметра. Это означает, что разработка систем управления подразумевает построение и использование адекватных математических моделей.