1. Основные понятия и определения САУ. Принципы управления и классификация САУ.
Основными частями САУ являются объект управления (ОУ – устройство, в котором протекает процесс, подлежащий управлению) и устройство управления (УУ). Координаты y1, …, yp, которыми в ОУ необходимо управлять - управляемые (регулируемые) координаты (выходные величины). Требуемый режим функционирования ОУ нарушается из-за воздействия на него возмущений. Сигналы f1 ,..., fr, действующие на объект возмущения – возмущающие воздействия
(возмущения). Группа величин u1,..., um – управляющие воздействия, с помощью которых можно изменять выходные координаты. Координаты ui, fi, yi можно объединить в соответствующие вектора (управления, возмущения, выхода) U, F, Y. На УУ также могут действовать некоторые возмущения, характеризуемые вектором G. Роль УУ – переработка информации, содержащейся в сигналах V и G, и в соответствии с некотором алгоритмом – выработка управляющих сигналов U.
Рис. 1.1 Схематичные изображения ОУ, УУ и САУ (совокупность ОУ и УУ). Штриховыми линиями показана возможность передачи информации об ОУ и о
величинах возмущения на УУ.
Место разветвления сигналов (на рисунках обозначено
жирной точкой) – узел.
В большинстве случаев УУ структурно можно
разделить на устройство сравнения (∑) и регулятор (Р)
(рис. слева). В соответствии с рисунком алгоритм устройства сравнения: E=V-Y. Сигнал E,
характеризующий отклонение выходного сигнала Y от входного V – сигнал ошибки. При таком представлении УУ система, построенная про принципу ОС имеет вид:
Канал передачи сигнала Y с выхода ОУ на вход системы – главная ОС.
Если E=V-Y, ОС отрицательная, если E=V+Y – положительная.
/*начиная с определения узла и до принципов можно писать после принципа ОС (в конспекте так и написано)*/
В основу функционирования САУ положены 3 основных принципа управления.
Принцип разомкнутого управления (на рис. слева). УУ формирует сигнал управления без учета информации о возмущениях и о результатах управления. Этот простейший
принцип применим только в том случае, если возмущения определены и учтены на предварительной стадии при
формировании алгоритма управления и ОУ строго исполняет предписанный алгоритм.
Принцип компенсации (управление по возмущению) (рис.
слева). В этом случае вся информация о действующих
возмущениях непрерывно поступает на УУ и учитывается
при выработке алгоритма управления. Недостатки: 1)техническая сложность, а иногда невозможность
измерить возмущение; 2)отсутствие информации о результатах управления.
Принцип ОС (управление по отклонению) (рис. слева). В
системе существует канал передачи информации о результатах управления – канал ОС. При этом косвенно через ОУ учитывается и влияние возмущений на вектор
выхода. В этом случае алгоритм управления непрерывно учитывает результаты управления.
Системы с комбинированным управлением – использующие 2й и 3й принципы одновременно.
Классификацию САУ осуществляют в зависимости от признаков, в качестве которых могут быть принципы работы, алгоритмы функционирования, структуры систем и др.
По виду алгоритмов функционирования:
-системы стабилизации(V=const)(системы стабилизации скорости вращения и частоты);
-системы программного управления(вход V изменяется по заданной программе)(САУ промышленного робота, работающая в режиме обработки заданных движений); -следящие системы (закон изменения V известен заранее) (радиолокационные следящие системы измерения координат движущегося объекта); С развитием практики и ТАУ появляются новые классы систем:
-системы с поиском экстремума показателя качества; -системы оптимального управления;
-адаптивные системы(делятся на самонастраивающиеся и самоорганизующиеся);
По виду законов управления. Закон управления – зависимость входного сигнала регулятора U от сигнала ошибки E. Примем U и E скалярными величинами, тогда в общем случае закон управления имеет вид 
Простейшими случаями этого соотношения являются:
-пропорциональный закон (П-закон): 
; -интегральный закон (И-закон): 
;
-пропорционально-интегральный закон (ПИ-закон): 
; -пропорционал.-интеграл.-дифференциальн. (ПИД-закон): 
;
По количеству управляемых координат:
-одномерные (p=1); -многомерные(многосвязные) (p≥2);
По характеру протекающих процессов:
-непрерывные(все сигналы непрерывны во времени); -импульсные(хотя бы один сигнал квантован во времени); -релейные(хотя бы один сигнал квантован по уровню); -цифровые(одновременное квантование сигнала по уровню и времени);
Релейные, импульсные и цифровые системы составляют класс дискретных САУ.
По зависимости выходных сигналов отдельных элементов от входных:
-линейные; -нелинейные;
По виду параметров, характеризующих отдельные элементы и устройства:
-с сосредоточенными (распределенными параметрами); -стационарные(все параметры постоянны по времени); -нестационарные(параметры изменяются во времени);
-с детерминированными параметрами(закон изменения параметров известен); -со случайными параметрами(заданы их вероятностные характеристики);
-с неопределенными параметрами(например задается только область их изменения);