Классификация систем автоматического управления Системы программного, адаптивного и интеллектуального управления

По способу управления различают три основных типа САУ — системы программного, адаптивного и интеллектуального управления.

Системы программного управления — это системы, у кото­рых задание G известно заранее как функция времени G(t) . Самый распро­страненный пример таких систем — системы программного автоматического управления технологическим оборудованием в промышленности (системы числового программного управления).

Системы адаптивного управления— это системы, которые способны приспосабливаться (адаптироваться) к изменяющимся или заранее неизвестным условиям своего функционирования, а так же улучшать свою работу по мере накопления опыта путем автоматического изменения алго­ритмов управления.

В системах интеллектуального управления алгоритмы управ­ления построены на основе методов искусственного интеллекта. Такие сис­темы являются наиболее совершенными по своим функциональным возмож­ностям, приближаясь в пределе в этом отношении к возможностям человека.

Разомкнутые и замкнутые системы

В схеме САУ, изображенной на рис. 10.1, на управляющее устройство по­ступают три вида информации: информация о величине X, определяющей состояние объекта управления, информация о величине G , задающей цель управления, информация о F — возмущениях, нарушающих режим работы объекта. Однако существуют САУ, в которых используется лишь часть пере­численной информации. При этом в зависимости от видов используемой управляющим устройством информации различают два основных типа САУ — разомкнутые системы и замкнутые системы.

В разомкнутых САУ выходная величина объекта X не измеряется, т. е. нет контроля за состоянием объекта. Разомкнутыми такие системы назы­ваются потому, что в них отсутствует обратная связь между выходом объекта и входом управляющего устройства, при наличии которой объект и управляющее устройство образуют замкнутый контур.

Возможны разомкнутые САУ, в которых управляющее устройство изме­ряет только одно задающее воздействие G , одно возмущение F и, наконец, обе эти величины одновременно.

В первом варианте разомкнутой САУ управление осуществляется по за­дающему воздействию: поступающие извне команды G приводят путем изменения управляющего воздействия U к соответствующему изме­нению выходной величины объекта X. Точность обеспечиваемого при этом соответствия между X и G целиком определяется постоянством параметров системы и возмущений и никак не контролируется. Поэтому практически та­кие системы пригодны лишь при достаточно высокой стабильности указанных выше условий работы системы и невысоких требованиях к точности управления.

Вторым вариантом разомкнутой САУ является система автоматического управления по возмущению или, как ее еще называют, система автоматической компенсации. Такие систе­мы находят применение, в частности, когда задача управления сводится к поддержанию постоянства выходной величины объекта.

Наиболее полным видом разомкнутой САУ является система управле­ния по задающему и возмущающему воздействиям. В этом случае управление объектом осуществляется в функции двух величин G и F, т. е. здесь объединены оба предыдущих варианта разомкнутых систем.

Принцип компенсации возмущения позволяет существенно повысить точ­ность разомкнутых САУ. Однако все же она остается невысокой, во-первых, вследствие невозможности охватить компенсацией все возмущения, дейст­вующие на систему (в том числе и на управляющее устройство), и, во-вторых, из-за изменения во времени параметров объекта и управляющего устройства. Последнее в полной мере относится и к параметрам цепи ком­пенсации. В силу изложенного разомкнутые САУ нашли применение только при невысоких требованиях к точности управления.

В замкнутых САУ на вход управляющего устройства подаются за­дающее воздействие G и выходная величина объекта X. Исходя из величи­ны G , управляющее устройство определяет соответствующее требуемое значение X и, имея информацию о текущем значении X, обеспечивает пу­тем воздействия на объект необходимое соответствие между X и G .

В таких САУ управляющее устройство стремится ликвидировать все от­клонения X от его значения, определяемого заданием G , независимо от при­чин, вызвавших эти отклонения, включая любые возмущения, внешние и внутренние помехи, а также изменения параметров системы.

Замкнутые САУ называются еще системами с обратной связью или системами управления по откло­нению. Эти системы могут обеспечить принципиально неограниченную точность управления и представляют собой основной тип САУ.

Комбинированные САУ представляют собой объединение в одну систему замкнутой системы управления по отклонению и разомкнутой сис­темы управления по внешнему воздействию. Показанная на рис. 10.1 схема является схемой такой комбинированной САУ.

Добавление к замкнутой системе управления разомкнутой системы ком­пенсации влияния на выходную величину объекта какого-либо возмущения облегчает задачу замкнутой САУ и тем самым позволяет упростить ее и по­высить точность управления. Лучшее качество управления в комбинирован­ных системах объясняется тем, что в них наиболее полно используется информация об объекте и внешней ситуации.