Глава 1. Общие сведения о системах автоматического управления и регулирования

1. Основные понятия и виды автоматического управления

Автоматическое управление представляет собой совокупность воздействий, направленных на осуществление функционирования объекта управления в соответствии с программой и целью управления.

Обычно автоматическое управление осуществляется с помощью автоматических управляющих устройств без вмешательства человека. Совокупность автоматического управляющего устройства и объекта управления, взаимодействующих между собой, образует систему автоматического управления (САУ).

Основными видами автоматического управления являются:

1) автоматическое управление с разомкнутой цепью воздействий (жёсткое управление);

2) автоматическое регулирование;

3) автоматическая настройка.

Системы автоматического управления с разомкнутой цепью воздействий обычно называются разомкнутыми. В этих системах выполняется управление по законам, не зависящим от действительного хода производственного процесса и выполняется по разомкнутому циклу с целью получения определённого конечного результата (рис.1.1, а).

Жёсткое задание на входе системы через управляющее устройство УУ и исполнительное устройство (усилитель) ИУ воздействует на объект управления ОУ, на выходе которого устанавливается величина X_вых, соответствующая этому заданию X_вх.

В таких системах ход процесса и выходная регулируемая величина не корректируются (не контролируются), поэтому возможно отклонение его от заданного режима. Управление, используемое в таких системах называют разомкнутым управлением.

САУ с разомкнутой цепью воздействий применяются для обеспечения определённой последовательности работы различных элементов автоматических устройств. В более сложных случаях может осуществляться программное управление каким-либо процессом с разомкнутым циклом воздействий. В качестве примера можно назвать систему управления пуском и торможением двигателей.

В разомкнутых системах управления осуществляется управление по задающему воздействию, которое в общем случае может представлять собой команды программы.

Этот принцип состоит в том, что для уменьшения отклонения регулируемой величины от заданного значения, появляющегося в связи с инерционностью объекта системы, управляющее воздействие формируется в соответствии с этим воздействием и характеристиками объекта управления (рис.1.1,а).

Управляющее устройство преобразует и усиливает задающее воздействие и вырабатывает управляющее воздействие u(t).

Управляющее воздействие с выхода УУ поступает на объект управления ОУ и стремится изменить регулируемую величину Х_вых в соответствии с задающим воздействием.

Такое управление называют жёстким, т. к. при этом не учитываются действительные значения регулируемой величины и возмущающие воздействия (параметры САУ считаются постоянными).

Рис. 1.1. Функциональные схемы САУ

с различными принципами управления:

а) разомкнутым, б) по отклонению, в) по возмущению