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, …, y_p, которыми в ОУ необходимо управлять - управляемые

(регулируемые) координаты (выходные величины). Требуемый режим

функционирования ОУ нарушается из-за воздействия на него возмущений. Сигналы

f₁ ,..., f_r, действующие на объект возмущения – возмущающие воздействия

(возмущения). Группа величин u₁ ,..., u_m – управляющие воздействия, с помощью

которых можно изменять выходные координаты. Координаты u_i, f_i, y_i 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);

• 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);