1. Задача проектирования системы автоматического

УПРАВЛЕНИЯ КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Сущность и задачи процесса проектирования систем автоматического управления

При решении задач проектирования САУ любого уровня проектиров­щик имеет дело с двумя составляющими,- собственно объектом управле­ния и комплексом технических средств, обеспечивающих реализацию процесса управления в системе. Соответствующая условная функциона­льная схема изображена на рис. 1.1. Объект управления (ОУ) обычно рассматривается проектировщиком как некий структурно и параметри­чески неизменяемый динамический модуль.

Аналогично часть технических средств управления выбирается из некоторого стандартного набора и не подлежит изменению в процессе проектирования. Они попадают на рис. 1.1 в верхнюю пунктирную рамку. Совокупность ОУ и жестко заданных технических средств, принято называть неизменяемой частью (НЧ) системы [1]. Часто под термином ОУ подразумевают именно НЧ системы.

Таким образом, задача проектирования последней сужается до разработки собственно управляющего устройства (УУ) (или управляю­щего вычислительного комплекса – УВК), обеспечивающего ей требуемые динамические свойства. Решение этой задачи подразумевает выполнение нескольких существенно отличающихся по содержанию этапов, которые иллюстрируются таблицей на рис 1.2.

Рис. 1.1. Функциональная схема управления в технической системе

ИИС - измерительно-информационная система;

УВК - управляющий вычислительный комплекс

Следует отметить, что подготовительный этап является сугубо эвристическим и практически не поддается формализации. Технический же этап наоборот формализован и даже автоматизирован на сегодняшний день на довольно высоком уровне. Наиболее сложным, слабо формализо­ванным и трудно поддающимся автоматизации является расчетный этап. Он требует наиболее высокой квалификации по сравнению с остальными этапами, а решение задачи его компьютеризации вплотную подходит к проблеме интеллектуализации информационных технологий.

Расчетный этап проектирования автоматической системы выполня­ется в несколько обособленных стадий. На первой стадии расчетного этапа проектировщику необходимо получить полную математическую мо­дель ОУ. После этого нужно построить критериальную стратегию проек­тирования САУ и довести ее до математической формулировки задачи Эти два компонента позволяют перейти к заключительной стадии этапа - синтезу структуры и параметров алгоритма, который обеспечит кри­териальные требования к проектируемой системе. Если критериальная стратегия синтеза допускает многовариантность решения задачи, в процедуре синтеза появляется стадия выбора конкретного варианта.

Таким образом, под синтезом АУ подразумевается математическая процедура, позволяющая получить структуру и параметры выражений, описывающих проектируемое управляющее устройство системы. Задачей настоящего пособия (его первой части) является изучение основных доступных студенту методов синтеза типовых алгоритмов для автомати­ческих систем общего назначения.

Однако, прежде, чем перейти к этой основной задаче, целесооб­разно остановиться на общей схеме синтеза АУ. При этом основным фактором, определяющим метод и результат этой процедуры, является ее цель.

Объект управления
Подготовитель- ный этап	Работы, связанные с изучением объекта управления, задачи, стоящей пред разработчиком системы , выборки основных путей её решения.
Расчетный этап	Проектирование на уровне математических моделей Синтез УУ Выбор варианта алгоритма управления
Технический этап	Проектирование на уровне технической документации
Система управления

Рис. 1.2. Основные этапы проектирования систем управления