Системы позиционного и контурного программного регулирования.

Среди замкнутых СПУ, используемых в станках с ЧПУ, следует выделить системы позиционного и контурного управления.

Позиционные СПУ обеспечивают автоматическое перемещение рабочего органа станка в координату, заданную программой. Специфичным для этого класса систем является требование обеспечения точности только при остановке в заданной координате. Вид траектории при перемещении из одной координаты в другую,как правило, не задается, однако время перемещения должно быть минимальным.

Контурные СПУ обеспечивают непрерывное автоматическое перемещение рабочих органов станка с текущим контролем их скоростей и ускорений, а также начальных и конечных координат инструмента. Контурные системы являются наиболее сложными как с точки зрения алгоритмов работы, так и с точки зрения требований,предъявляемых к системе управления. Они нашли широкое применение в многоцелевых станках с ЧПУ, ГПМ, ГПС и др.

Классификация объектов управления (оу): линейные оу, нелинейные оу, линеаризованные оу; оу с постоянными, переменными и распределенными параметрами; аналоговые и дискретные оу.

В общем случае термин объекты управления означает разомкнутую систему (технологическую, биологическую, социальную и другие), в которой протекает процесс управления по определенному алгоритму в соответствии с определенными целями.

В качестве объектов управления выступают различные элементы и устройства технических систем: станок, гибкий производственный модуль, робот манипулятор, двигатели различной физической природы, турбина, генератор электрической энергии, аппарат химической промышленности, производственный участок, цех, завод, отрасль промышленности и т.д.

Объекты характеризуются определёнными свойствами (линейностью, постоянством или переменностью параметров, инерционностью и т.д.), оказывающими большое влияние на выбор методов анализа или синтеза СУ.

Наличие линейности у объекта проверяется по его реакции на входные воздействия, одинаковые по величине и различные по знаку. Если при действии таких сигналов переходные характеристики по своей форме идентичны и различаются только знаками, то рассматриваемый объект является линейным. Это означает, что для него справедлив принцип суперпозиции, и математическое описание объекта можно выполнить с помощью линейных ДУ или разностных уравнений. Если объект реагирует по-разному на данные типы входных сигналов, то для него не справедлив принцип суперпозиций, и он может быть математически описан нелинейными дифференциальными или разностными уравнениями.

Если динамика линейного объекта определяется конечным числом переменных, то его поведение описывается ДУ с сосредоточенными параметрами (обыкновенными ДУ). Если число переменных бесконечно велико, то поведение объекта описывается ДУ с распределёнными постоянными (ДУ в частных производных).

При проектировании СУ с объектами, имеющими распределённые параметры, уравнения динамики в частных производных довольно часто приводят к обыкновенным ДУ (системам ДУ).

Во многих ОУ параметры переменные, т.е. зависят от времени. Например, параметры летательного аппарата изменяются в зависимости от скорости его полета по закону . В этом случае динамика летательного аппарата (самолета, ракеты) описывается ДУ с переменными параметрами. Если же у объекта изменение параметров от времени носит случайный характер, то динамика процессов в таком объекте описывается стохастическим ДУ. К таким объектам можно отнести усилители сигналов с автоматической регулировкой в радиолокационных станциях, выходные блоки в радиорелейных линиях и т.д.

Зависимость между параметрами системы описывается нелинейным дифференциальным уравнением с переменными коэффициентами. Упрощения можно достичь, если представить зависимости выходных параметров от входных линейными или линеаризуемыми в окрестностях малых отклонений. Линеаризацию можно допускать с достаточной точностью для практики, т.к. системы управления обладают необходимыми запасами устойчивости и отклонение параметров в них от заданного уровня (эталона) очень мало.

В основе линеаризации нелинейных уравнений лежит предположение о том, что в исследуемом динамическом процессе переменные (в данном случае ) изменяются так, что их отклонения от установившихся значений остаются все время достаточно-малыми.