3. Основные понятия теории систем. Свойства систем и элементы

Система – множество взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, образующих целостность или ведущих себя как некоторое целое.

Элемент системы – это неразложимый в пределах данного рассмотрения (в данной системе) компонент сложный явлений или процессов.

Свойства систем:

4. целостность, проявляется в движении системы, взаимосвязи элементов образуют структуру

5. эмерджентность – несводимость свойств в целом к простой сумме свойств отдельных частей

6. динамичность, движение можно изобразить в инертном пространстве, система может быть циклической

Автоматические системы : замкнутые и незамкнутые. незамкнутая система: процесс работы системы не зависит непосредственно от результата ее воздействия на управляемый объект, т. е. в ней отсутствует обратная связь. замкнутая система- наличие обратной связи, благодаря которой информация о состоянии управляемого объекта передается в управляющее устройство. Обратная связь может изменять состояние данной системы. В замкнутой автоматической системе имеется полная взаимозависимость работы всех звеньев друг от друга.

Системы, поддерживающие постоянное значение управляемой величины при изменяющихся возмущающих воздействиях называются стабилизирующими системами. Управляющее - регулятор, а сами системы — системы автоматического регулирования.

Системы, изменяющие управляемую величину по заранее заданной программе, называются программными системами.

Системы, управляемая величина которых воспроизводит произвольно изменяющееся задающее воздействие, называются следящими системами.

В ряде случаев сама система в процессе управления должна производить поиск такого требуемого значения, которое необходимо в данный момент времени выдерживать, чтобы режим работы управляемого объекта был наивыгоднейшим.-это экстремальные системы..

Самонастраивающиеся системы – в систему вводятся дополнительные автоматические устройства, которые определяют отклонение какого-либо показателя качества от его требуемого значения и изменяют параметры управляющего устройства или даже его структуру с целью минимизации указанного отклонения.

Экстремальные и самонастраивающиеся системы - адаптивные системы автоматического управления.

Существуют одномерные и многомерные системы. В первой имеется лишь одна управляемая величина и одно управляющее воздействие. Связанные или многомерные системы управления – в них имеется несколько управляемых величин или в единый комплекс связаны несколько управляющих устройств на одном объекте или несколько управляющих устройств и несколько объектов с перекрестными связями между ними.

4. Описание систем в теории управления

Система – множество взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, образующих целостность и ведущих себя как некоторое целое.

Каждая автоматическая система состоит из целого ряда блоков или звеньев, различно соединенных между собой. Каждое отдельно взятое звено имеет вход и выход, обозначающими воздействие или передачу информации с одного звена на другое. Входная величина х1, и выходная х2 могут иметь любую физическую природу (ток, напряжение, температура и т.д.)

В процессе работы автоматической системы величины х1 и х2 изменяются во времени. Динамика процесса преобразования сигнала в данном звене описывается некоторым уравнением (или экспериментально снятой характеристикой), связывающим выходную переменную х2 с входной х1. Совокупность уравнений и характеристик всех звеньев описывает динамику процессов управления во всей системе в целом. Существуют различные характеристики звеньев: статические, переходные, частотные и др.

Основными признаками деления автоматических систем па большие классы по характеру внутренних динамических процессов являются следующие:

• непрерывность или дискретность (прерывистость) динамических процессов во времени;

• линейность или нелинейность уравнений, описывающих динамику процессов управления.

Система непрерывного действия -в каждом из звеньев которой непрерывному изменению входной величины во времени соответствует непрерывное изменение выходной величины.

Система дискретного - хотя бы в одном звене при непрерывном изменении входной величины выходная величина изменяется не непрерывно, а имеет вид отдельных импульсов, появляющихся через некоторые промежутки времени. (импульсные системы и цифровые системы).

Система релейного действия -хотя бы в одном звене при непрерывном изменении входной величины выходная величина в некоторых точках процесса, зависящих от значения входной величины, изменяется скачком.

Линейная система- поведение всех звеньев вполне описывается линейными уравнениями (алгебраическими и дифференциальными или разностными.

Нелинейная система - хотя бы в одном звене нарушается линейность статической характеристики или же имеет место любое другое нарушение линейности уравнений динамики звена

Нелинейными могут быть системы с переменными параметрами, с распределенными параметрами, с запаздыванием, импульсные и цифровые системы, если в них где-либо нарушается линейность уравнений динамики.

Обыкновенные линейные системы обладают ограниченными возможностями. Введение особых линейных и нелинейных звеньев может придать системе лучшие качества. Особенно богатыми возможностями обладают системы со специально вводимыми нелинейностями и дискретные системы, в том числе с цифровыми вычислительными устройствами, а также адаптивные системы.