1. Цели и задачи теории автоматического управления

Обобщенная структурная схема  САУ:

 Система автоматического управления (рис 1.1) содержит: устройство управления (УУ) или регулятор, на вход которого подается задающее воздействие (входной сигнал или совокупность сигналов)  х_вх(t). Задающее воздействие определяет требуемый закон управления. В результате этого воздействия на выходе регулятора вырабатывает управляющее воздействие U(t), которое поступает на вход объекта управления (ОУ).

Под ОУ в данном курсе понимается любое техническое устройство (станок, самолет, турбина и т.д.), для функционирования которого необходимы специально организованные воздействия U(t). Качество управления оценивается по значениювыходной величины объекта х_вых(t) – это обычно главный технологический параметр (скорость, мощность, производительность и т.д.).

Наряду с х_вх(t),  внешним по отношению к рассматриваемой САУ явяляются возмущающее воздействие х_возм(t), которое,  как и U(t), приложено к ОУ. К числу таких возмущений можно отнести  момент сопротивления при металлообработке, колебание напряжения в сети, ветровую нагрузку и т.д. Возмущающие воздействия искажают требуемый закон управления. Очевидно, что в первом приближении задача синтеза САУ состоит в разработке такого УУ, с которым и при наличии существенных возмущающих воздействий отклонение требуемого закона управления ОУ от фактического не превышает допустимых значений.

Терминология. Основные понятия

1. Объект управления: Объект, для достижения желаемых результатов функционирования которого необходимы и допустимы специальные органические воздействия. Объект управления, подвергаемый управляющим воздействиям, называетсяуправляемымобъектом.

1. Цель управления: Значения, соотношения значений координат процессов в объекте управления или их изменения во времени, при которых обеспечивается достижение желаемых результатов функционирования объекта.

2. Управляющее воздействие: Воздействие на объект управления, предназначенное для достижения цели управления.

3. Управление: Процесс выработки и осуществления управляющих воздействий.Выработка управляющих воздействий включает сбор, передачу и обработку необходимой информации, принятие решений, обязательно включающее определение управляющих воздействий.Осуществление управляющих воздействийвключает передачу управляющих воздействий и при необходимости преобразование их в форму, непосредственно воспринимаемую объектом управления.

4. Управляющийобъект: Объект, предназначенный для осуществления управления.

5. Система управления: Система, состоящая из управляющего объекта и объекта управления.

6. Функция управляющего объекта: Совокупность действий управляющего объекта, относительно однородная по некоторому признаку, направленная на достижение частной цели, подчиненной общей цели управления.Примеры: функция сбора, передачи и преобразования исходной информации, функция принятия решений, функция осуществления управляющих воздействий; функция документирования и т.д.

7. Структура системы управления: Совокупность и характер связей и отношений между элементами (подсистемами) системы управления.

8. Управляющая координата: Координата управляющего воздействия.

9. Управляемая координата: Координата объекта управления, значения которой зависят от управляющих воздействий и показывают степень достижения цели управления.

10. Возмущение: Воздействие извне на любой элемент (подсистему) системы управления, включая объект управления, затрудняющее, как правило, достижение цели управления.

11. Задающее воздействие: Воздействие на управляющий объект, предназначенное для изменения цели управления.

12. Обратная связь: Зависимость текущих воздействий на объект от его состояния, обусловленного предшествующими воздействиями на этот же объект. Обратная связь может быть естественной и искусственно организуемой. Различаютотрицательнуюиположительнуюобратные связи, действующие в первом случае в сторону уменьшения, а во втором - в сторону увеличения отклонений текущих значений координат объекта от их предшествующих значений.

13. Закон управления: Математическая форма преобразования задающих воздействий, возмущений, воздействий обратных связей, определяющих управляющие воздействия.

14. Алгоритм управления: Алгоритм, определяющий управление в реальном времени.

15. Качество управления: Совокупность характеристик управления, принятая для оценки полезности управления.

16. Показатель качества управления: Количественная оценка качества управления.