1.3.4 Комбинированное управление
Комбинированное управление представляет собой сочетание двух различных принципов управления. Пример управление полетом исследовательского космического аппарата. Полет осуществляется по рассчитанной заранее траектории (без обратной связи) с коррекцией траектории в определенных точках, например при пролете около планеты (управление по рассогласованию).
1.3.5 Задача стабилизации скорости вращения электродвигателя
Объект управления – электрический двигатель постоянного тока. Задача: поддержание угловой скорости вращения двигателя на заданном уровне 0.
Согласно обозначениям, принятым на общей функциональной схеме САУ, здесь z(t) – возмущение (нагрузка на двигатель, момент нагрузки); y(t) – выход (угловая скорость вращения); u(t) – вход (напряжение).
Математическая модель (уравнение) объекта:
= au – bz,
т. е. угловая скорость пропорционально возрастает с увеличением подаваемого напряжения u и убывает с ростом нагрузки z.
1. Управление по разомкнутому циклу.
В этом случае u = u(t). Как получить эту зависимость? Так как 0 = au – bz, то очевидно следует принять u(t) = (0 + bz)/a.
Е
сли
все хорошо известно заранее (коэффициенты
a и b – характеристики двигателя
и z(t) – характер и величина
нагрузки), то u(t) компенсирует
нагрузку и получим то, что хотели:
2. Управление по возмущению.
z(t) – заранее неизвестна, моментная нагрузка меняется, но мы имеем возможность ее измерить: z^(t). Отметим, что вообще говоря, z^(t) z(t).
За управление естественно принять
u(t) = (0 + bz^)/a = 0 – b(z – z^).
Ошибка поддержания скорости = b(z–z^) определяется точностью измерения возмущения. Если измерения абсолютно точны, то = 0.
3. Управление с обратной связью.
Управление с отрицательной обратной связью базируется на обработке ошибки e(t) = 0 – (t). Зададим такую связь:
Это, так называемый, интегральный закон управления: сигнал управления является интегралом от ошибки (отклонения скорости от требуемого значения). Смысл такого управления в следующем:
= 0,
,
u = Const,
= Const =
0.(t) > 0,
,
По идее все правильно, проверим.
Напряжение u0(t) на двигатель, при котором его скорость равна требуемому значению 0, определяется из условия:
0 = au0(t) – bz(t)
– 0 = a(u
– u0) 
где u0 – «идеальное» управление, обеспечивающее требуемую скорость 0, u = u –u0 – ошибка управления.
Далее для простоты рассмотрим случай z(t) = Const (постоянная, но неизвестная величина).
Итак, можно управлять двигателем, практически ничего не зная о нем. 0 то, что хотим получить; (t) измерили; = 0 – (t) сформировали. Чтобы решить проблему (t) 0, достаточно взять любые положительные значения k.
Таким образом, мало, что зная об объекте, можно им управлять. Однако ничего не бывает даром. (t) 0 постепенно (а вот при программном управлении – сразу, но для этого все об объекте нужно знать заранее).