2. Основные типы автоматических систем управления

В общем случае на управляющее устройство поступают три вида инфор­мации: информация о величине G, задающей цель управления, информация о F

• возмущениях, нарушающих режим работы объекта. Однако возможны САУ, в которых используется лишь часть информации. При этом в зависимости от ви­дов используемой информации различают два основных типа САУ - разомкну­тые и замкнутые.

В разомкнутых САУ выходная величина объекта Х не измеряется. Разомк­нутыми также системы называются потому, что в них отсутствует обратная связь между выходом объекта и входом управляющего устройства. Возможны разомкнутые САУ, в которых управляющее устройство использует только одно задающее воздействие G, одно возмущение F и, наконец, оба эти сигнала.

В первом варианте разомкнутой САУ управление осуществляется по задаю­щему воздействию. Точность соответствия между Х и G при этом целиком опре­деляется постоянством параметров системы, поэтому такие системы пригодны при стабильных параметрах системы и невысоких требованиях к точности.

Вторым вариантом разомкнутой САУ являются системы управления по воз­мущению, или системы автоматической компенсации. Такие системы применяют­ся, когда задача управления сводится к стабилизации выходной величины Х.

Система управления по задающему и возмущающему воздействиям явля­ется наиболее полным видом разомкнутой САУ. В этом случае управление осуществляется в функции двух величин G и F.

Разомкнутые САУ имеют невысокою точность управления, во первых вследствие невозможности охватить компенсацией все возмущения, действую­щие на систему, и, во вторых, из-за изменения во времени параметров системы.

В замкнутых САУ на вход управляющего устройства подаются задающее воздействие G и выходная величина объекта Х. В такой САУ управляющее устройство стремиться ликвидировать все отклонения Х от задания G незави­симо от причины их возникновения. Замкнутые САУ называются системами с обратной связью, или системами управления по отклонению. Эти САУ обеспе­чивают высокую точность управления.

Комбинированные САУ представляют собой объединение в одну систему замкнутой системы управления по отклонению и разомкнутой по внешнему воздействию.

Частным видом САУ являются автоматические системы регулирования (АСР). АСР - это САУ, обеспечивающая равенство Х и G (Х = G). В зависимо­сти от характера задающего воздействия АСР делятся на три вида: системы стабилизации, системы программного регулирования и следящие системы.

В системах стабилизации задающее воздействие постоянно, в системах программного регулирования оно изменяется по заранее заданному закону, в следящих системах оно тоже изменяется по заранее заданному закону, в следя­щих системах оно тоже изменяется, но закон изменения заранее не известен. Управляющее устройство в АСР называется регулятором, а выходная величина

• регулируемой величиной.

По виду характеристик САУ делятся на линейные и нелинейные. Линейные системы описываются линейными уравнениями, а нелинейные - нелинейными.

Для линейных систем справедлив принцип суперпозиции, согласно которому реакция системы на любую комбинацию внешних воздействий равна сумме ре­акций на каждое из этих воздействий порознь. Для упрощения исследования нелинейных систем производится их линеаризация, т. е. приближённое описа­ние их линейными уравнениями.

САУ бывают стационарными и нестационарными. Стационарной называ­ется система, все параметры которой не изменяются во времени. Нестационар­ная система - это система с переменными параметрами. Коэффициенты мате­матической модели нестационарной системы являются функциями времени. Пример нестационарной системы - САУ ракетой, масса которой изменяется вследствие расхода топлива.

В зависимости от характера действия составляющих систему звеньев САУ делятся на непрерывные и дискретные. Непрерывная система состоит из звень­ев непрерывного действия, т. е. звеньев, выходная величина которых изменяет­ся плавно при плавном изменении входной величины. Дискретная САУ содер­жит хотя бы одно звено релейного действия, когда ступенчатые изменения вы­ходной величины происходят при прохождении входной величины определен­ных пороговых значений, или импульсного, когда ступенчатые изменения про­исходят через определённый интервал времени.

Оптимальные САУ - это системы, в которых обеспечено оптимальное зна­чение какого-либо показателя качества работы системы, называемого критерием оптимальности. Адаптивные, или самоприспосабливающиеся, системы облада­ют способностью приспосабливаться к изменению внешних условий работы.