5. Основные принципы управления. Разомкнутые системы. Управление с внутренней моделью.

Управлением называется любое действие, вносящее желаемые изменения в процесс, подлежащий управлению. Под процессом понимается нечто, изменяющееся качественно или количественно во времени.

Применяют два основных принципа управления: один из них приводит к разомкнутой системе, второй – к замкнутой системе.

К разомкнутой системе (системе без ОС) приходим, используя:

а ) управление с прямой связью.

Функциональная схема разомкнутой системы – последовательное соединение УУ и ОУ. Из основной задачи управления следует, что управляющее устройство УУ должно быть спроектировано так, чтобы y(t) было близко к v(t). Правило (алгоритм) преобразования v(t) в u(t) называется законом управления. Для управления с прямой связью закон управления в общем имеет вид ,

где F_р – оператор, показывающий, какие действия нужно совершить над v(t), чтобы получить u(t).

Т.к. сигналы распространяются в одном направлении от входа к выходу – система разомкнутая (последовательное соединение элементов). Для получения y(t)≈v(t), нужно выбрать характеристики УУ так, чтобы они были обратными характеристикам ОУ, т.е. УУ должен представлять собой инверсный ОУ. Такое управление называется инверсным управлением.

Недостатки: разомкнутым системам присуще низкое качество управления в силу того, что, во-первых, они весьма чувствительны к изменению свойств ОУ, во-вторых, не могут обеспечить снижение влияния возмущающих воздействий, в-третьих, их нельзя использовать для управления неустойчивыми ОУ, в-четвертых, форсированное управление, используемое в связи с инерционностью ОУ, приводит к недопустимо большим значениям управляющего воздействия u(t).

б) Принцип Понселе-Чиколева: управление по возмущению.

Т акой принцип управления позволяет повысить качество разомкнутой системы за счет уменьшения влияния основного измеряемого (контролируемого) возмущающего воздействия f(t). При этом закон управления имеет вид .

Для функциональной схемы системы в данном случае характерно наличие связи по возмущению, с помощью которой вводится в УУ информация о измеряемом возмущающем воздействии.

Как видим, u(t) зависит как задающего воздействия v(t), так и от измеряемого возмущающего воздействия f₁(t). При этом в принципе можно построить инвариантные к возмущающему воздействию системы, т.е. системы, в которых y(t) не зависит от f₁(t).

Управление с внутренней моделью.

При управлении с внутренней моделью, нечёткая модель объекта управления располагается параллельно с реальным ОУ. Главная особенность данной схемы управления, по сравнению с классическими схемами, – это то, как она обрабатывает разность между выходным сигналом модели (y_m) и реального ОУ (у). Данная разность e_m=y-y_m характеризует собой ошибку моделирования и (или) немоделируемые шумы объекта управления. Она по цепи обратной связи поступает в УУ, представляющий собой обратную модель ОУ, где используется для компенсации возмущения или (и) ошибки моделирования.

Свойства управления с внутренней моделью таковы, что эта часть контроллера должна быть связана с инверсией модели ОУ.