Классификация систем автоматического управления

Основной задачей любого процесса управления является выработка и реализация решений, обеспечивающих наиболее эффективное достижение поставленной цели. Объектом управления может быть ТП целиком или отдельная его часть. Процесс управления — это совокупность операций над ОУ, необходимых для достижения цели управления.

Типовая САУ включает в себя два элемента — ОУ и устройство управления (УУ). На вход УУ подается сигнал, равный разности фактического значения управляемой величины y (t) и ее заданного значения g. Выходной сигнал УУ u (t) одновременно является управляющим воздействием^/), которое определяет непланируемое изменение y (t).

В состав УУ входят измерительный преобразователь (ИП), измеряющий регулируемую величину и преобразующий ее в сигнал другой физической природы; задатчик (ЗД); собственно УУ, преобразующее отклонение регулируемой величины от заданного значения в соответствии с заложенным в него алгоритмом; исполнительный механизм (ИМ), выполняющий команду регулятора по изменению положения регулирующего органа (РО), управляющего расходом вещества или энергии в ОУ.

Современные САУ классифицируют по следующим признакам.

По характеру использования информации различают разомкну— тые и замкнутые САУ. В разомкнутых САУ имеет место одностороннее воздействие УУ на ОУ. Разомкнутые САУ в свою очередь подразделяют на системы с жесткой программой и с управлением по возмущению. Примером системы с жесткой программой может служить САУ освещением в птичнике, когда в заданные моменты времени происходит ступенчатое включение или отключение групп ламп. В разомкнутых САУ, действующих по возмущению, управление осуществляется на основании информации о возмущающем воздействии. Например, можно управлять работой насоса, подающего воду в водонапорный бак, в зависимости от расхода воды в каждый конкретный момент времени.

Замкнутые системы используют информацию о текущих значениях выходной величины y (t), определяют отклонение х (1) управляемой величины от ее заданного значения g и принимают действие к уменьшению или полной ликвидации х (1).

Системы, в которых сочетаются принципы управления по возмущению и по отклонению, называют комбинированными.

По методу управления САУ подразделяют на приспосабливающиеся (адаптивные) и неприспосабливающиеся к изменяющимся условиям работы ОУ. Неприспосабливающиеся САУ предназначены для стационарных объектов и имеют постоянную структуру и параметры настройки. Приспосабливающиеся, или адаптивные, САУ целенаправленно изменяют алгоритм управления или параметры управляющих воздействий для достижения наилучшего управления нестационарным объектом.

По результатам работы системы в установившемся состоянии САУ делят на статические и астатические. В статических системах по окончании переходного процесса остается разница между заданным и установившимся значениями управляемой величины. В астатических системах этой разницы нет.

По характеру изменения управляющих воздействий во времени САУ делят на непрерывные и прерывистые, или дискретные. В непрерывных системах управляемая величина у (/) и управляющее воздействие u (t) — непрерывные функции времени. Это проявляется в том, что в случае непрерывного изменения у (г) также непрерывно изменяется u (t). В прерывистых системах управляющее воздействие, а иногда и управляемая величина меняются скачкообразно (дискретно) в определенные моменты времени или при достижении определенного значения переменных.

Прерывистые САУ, в свою очередь, подразделяют на релейные, импульсные и цифровые. В релейных (позиционных) системах один или несколько элементов имеет существенно нелинейную (релейную) характеристику. В соответствии с этой характеристикой управляющее воздействие изменяется скачкообразно при определенном значении управляемой величины. Импульсные системы имеют в своем составе звено, преобразующее непрерывную управляемую величину в дискретную импульсную, т. е. в последовательность импульсов с заданным периодом их появления. При этом управляемой величине пропорциональна амплитуда или длительность импульсов. В цифровых системах управляющие воздействия формируются цифровыми вычислительными устройствами, которые оперируют не с непрерывными сигналами, а с дисперсными числовыми последовательностями.

По числу управляемых величин различают одно- и многомерные САУ. Первые из них имеют одну управляемую величину, вторые — несколько. Кроме того, многомерные САУ могут быть разделены на системы несвязанного и связанного управления. В системах несвязанного управления УУ непосредственно между собой не связаны и воздействуют на общий для них ОУ раздельно. В системах связанного управления УУ связаны между собой внешними связями с целью уменьшения взаимного влияния управляемых величин.