1.2.4 Комбинированный принцип регулирования

В этом принципе сочетается и принцип регулирования по возмущению, и по отклонению.

С – сумматор.

В состав устройства управления входит 4 элемента

1.2.5 Принцип адаптивного управления

Адаптация – это способность технических или иных систем приспосабливаться к изменениям окружающей среды и к своим внутренним изменениям, что приводит к повышению эффективности их функционирования. Этот термин появился в биологии. Адаптация широко применяется в системах автоматического управления, у которых свойства объектов управления либо плохо изучены, либо изменяются непредвиденно под действием внешней среды. В адаптивных САУ в процессе работы определяются текущие параметры объекта управления и/или параметры возмущающих воздействий. На основе результатов этого определения изменяются либо параметры, либо структура управляющего устройства УУ. На примере предыдущей схемы, если уменьшился коэффициент b, то уменьшается К_р, и надо увеличить коэффициенты передачи ПЭ и так далее. В изменение структуры может входить не только изменение принципа регулирования (схема), но могут также добавляться всякие элементы интегрирования, дифференцирования (которые могут оказаться в каком-нибудь из ПЭ, в сумматор etc). Если возмущение идёт по гармоническому сигналу, то его параметры – амплитуда, частота и фаза.

Адаптивные системы управления делятся на два основных класса: самонастраивающиеся системы и самоорганизующиеся системы. В первой в процессе работы изменяются параметры управляющего устройства. Во втором случае меняется структура управляющего устройства.

Нарисуем структурную схему адаптивной системы автоматического управления.

УА – устройство адаптации. Его задача – подавать пробные сигналы, а потом анализировать, как изменяется y под их действием. Например, это следящая система (для которой требуется, чтобы амплитуда y в установившемся режиме была постоянной). Пусть колебания должны быть с определённой частотой. В процессе работы УА создаётся U_пр, изменяющееся по гармоническому закону с той же частотой. Амплитуда много меньше амплитуды управляющего воздействия (чтобы не влиять на работу регулируемой величины). Эти наложенные колебания ощущает датчик, и гармонический сигнал с выхода датчика. Так находим коэффициент передачи объекта регулирования на какой-то частоте. Сравниваются. Это приводит к тому, что К_р уменьшается, и надо увеличить коэффициент передачи управляющего элемента. В итоге, основная задача – подавать пробные сигналы и анализировать реакцию на эти пробные сигналы. Это самонастраивающаяся система.

1.2.6 Принцип иерархии в управлении

Широко распространены иерархические системы автоматического управления различной природы: техническая, экономическая, социальная, биологическая. Эти системы строятся в виде многоуровневых структур, в которых функции управления распределены между соподчинёнными уровнями.

Управляющие сигналы старших уровней носят более общий характер, и конкретизируются на низших уровнях. По сравнению с одноуровневыми САУ, иерархические системы обладают многими преимуществами:

1) свобода локальных действий для подсистем низших уровней;

2) широкие возможности для адаптации;

3) более высокая надёжность;

4) сокращение потоков информации через пункты управления.

В аудиовизуальной технике широко распространены двухуровневые системы автоматического управления. Например, управление аудиомагнитофоном, видеомагнитофоном, лазерным проигрывателем, кинопроектором etc.

Изобразим структурную схему двухуровневой системы автоматического управления.

ДЗО – датчик завершения операции (например, датчик завершения кинопоказа, темнители света, заслонка etc).

ДСМ – датчик состояния механизма (например, датчик обрыва киноленты).

ИУПУ – исполнительное устройство прямого управления.

ДУВ – датчик управляемой величины.

U_ПУ^* - это сигналы (цифровые или аналоговые), которые поступают на исполнительное устройство (реле, электромагниты etc).

Предположим, что УУ11 – это видеомагнитофон. Значит, устройство управления, которое входит в состав САР скорости транспортирования магнитной ленты. Используется принцип по отклонению, значит, должен быть датчик скорости. Исполнительные устройства – реле, транзисторы и так далее. Объект управления – механизм транспортирования ленты и двигатель. Датчик росы есть.

Основное назначение УУ верхнего уровня (в данном случае второго) – это вырабатывать задающее воздействие для системы САР g1…gм, ещё изменение параметров локальных устройств управления УУ11…УУ1м. Бывает так, что какая-то система в каких-то режимах не работает.

Подобъекты видеомагнитофона – двигатель механизма контейнера, заправки. Видеомагнитофон может работать в режимах «стоп», «запись», «воспроизведение», «стоп-кадр». Соответственно, не только изменение параметров, но и изменение структуры в зависимости от режима. Задание режимов – это устройство управления второго уровня. А у локальных более конкретные обязанности по управлению устройств.