Введение в информационные технологии управления (стр. 3 из 5)

В замкнутойсистеме управляющее воздействие вырабатывается на основе информации о характеристиках объекта, цели и результатах управления. В таких системах осуществлен замкнутый цикл передачи воздействий, т.е. значение управляемой величины на выходе объекта влияет на значение управляющей величины на входе объекта, т.е. эта система с обратной связью. Обратной связьюназывается подача сигнала с выхода какого-нибудь устройства на его вход.

В разомкнутой системе реализуется принцип управления по возмущению.

Основным недостатком разомкнутых систем является то, что в них необходимо измерять и компенсировать отдельно влияние каждого возмущающего воздействия.

Важным достоинством разомкнутых систем является их простота, и они широко используются для решения относительно простых задач управления.

В замкнутой системе управления для формирования управляющего воздействия используется отклонение текущего значения управляемой величины от требуемого значения.

Если обозначить требуемый закон изменения управляемой величины через g(t), то, принцип автоматического управления построен на использовании для управления объектом величины

(4)

называемой ошибкойили рассогласованием системы.

Величина

отличающаяся от только знаком:

(5)

называется отклонением.

Принцип управления, основанный на использовании отклонения

для формирования управляющего воздействия u(t) носит название управление по отклонению.

Для его реализации необходимо измерить величину у(t), сравнить ее с величиной g(t) и в зависимости от величины

или осуществлять управляющее воздействие на объект, сводя величину отклонения к минимуму или нулю, и тем самым обеспечить изменение управляемой величины по заданному закону.

При

управляющее воздействие должно увеличивать управляемую величину у, а при – уменьшать.

При

управляемая величина имеет требуемое значение и величина управляющего воздействия u(t) должна быть равной нулю.

Важным преимуществом систем управления, работающих на принципе управления по отклонению, является отсутствие жестких требований к стабильности характеристик элементов управляющего устройства и объекта. Это связано с тем, что изменение параметров управляющего устройства или объекта вызывает появление ошибки (отклонения), которая обнаруживается системой и ликвидируется при помощи управляющего устройства.

Следует отметить, что в системах управления работающих на принципе управления по отклонению, к точности устройств, измеряющих величину отклонения, предъявляются весьма жесткие требования.

Системы управления, работающие по отклонению, представляют собой системы с обратной связью.

В зависимости от того, прибавляется сигнал обратной связи к входному сигналу или вычитается из него, имеет место положительнаяили отрицательная обратная связь.

Наряду с важными достоинствами, системам с обратной связью присущи и некоторые недостатки:

· Во-первых, для управления по отклонению необходимо наличие отклонения, т.е., прежде чем ликвидировать отклонение, необходимо, чтобы оно сформировалось;

· Во-вторых, в замкнутых системах возможно возникновение колебаний.

Оба этих недостатка отсутствуют в системах управления, работающих по возмущению. Поэтому для повышения точности систем управления применяются комбинированныесистемы управления, построенные на использовании сочетания обоих основных принципов управления – по возмущению и отклонению.

Системы комбинированного управления представляют собой один из наиболее совершенных типов. Они находят широкое применение в тех случаях, когда предъявляются высокие требования к точности управления. Для применения комбинированного управления необходимо иметь возможность измерять основные возмущающие воздействия.

Функциональная схема системы автоматического управления

Системы управления, реализующие информационные технологии являются сложными комплексами взаимодействующих между собой лиц, принимающих решения, технических устройств и элементов, работающих на различных физических принципах (механических, электрических, гидравлических и др.).

Графическое изображение системы автоматического управления позволяет отвлечься от конкретной физической природы элементов реальной системы.

Функциональной схемойназывается схема, отражающая взаимодействие элементов и устройств автоматики в процессе работы системы управления.

При этом под элементом, как правило, подразумевается конструктивно обособленная часть системы управления, выполняющая одну определенную функцию.

На функциональной схеме элементы изображаются в виде прямоугольников, а входные и выходные величины (сигналы) – в виде прямых линий со стрелками, указывающими направление передачи воздействий (сигналов).

Все многообразие входящих в систему управления элементов обеспечивающих выполнение ИТ по их функциональному назначению в системе управления может быть разбито на несколько типов.

Элемент сравнения является сумматором и обозначается кружком с секторами. Сектор, к которому суммируемая величина подводится со знаком «+», не зачерняется; сектор, к которому суммируемая величина подводится со знаком «– «, зачерняется.

Кроме перечисленных устройств в системе управления могут использоваться корректирующие устройства,предназначенные для улучшения свойств системы.

Совокупность всех элементов системы, кроме объекта управления, образует управляющее устройство, или регулятор. Управляющее устройство изменяет состояние объекта управления путем воздействия на его управляющий (регулирующий) орган.

Управляющий орган является частью системы управления.

Чувствительный элемент предназначен для получения сигнала о состоянии объекта управления, т.е. для измерения выходной координаты объекта управления. Этот сигнал в элементе сравнения вычитается из сигнала задающего элемента. Полученная разность и есть величина рассогласования. После преобразования в ПЭ сигнал поступает к исполнительному элементу, воздействующему на управляющий орган объекта. В некоторых системах управления отдельные из указанных элементов могут отсутствовать или функции нескольких из них может выполнять одно техническое устройство.

Классификация систем управления

Большое разнообразие систем управления требует использования различных признаков их классификации.

По принципу действия, как было показано ранее, выделены системы управления, работающие по замкнутому циклу, работающие по разомкнутому циклу и комбинированные системы.

В зависимости от назначения системы управления делят на системы стабилизации, программного управления, следящие системы.

Системы стабилизациипредназначены для поддержания постоянного значения управляемой величины y(t). В этих системах задающее воздействие

.

Системы программного управленияпредназначены для изменения управляемой величины y(t) по заранее заданной программе, называемой программой управления. В таких системах задающее воздействие является заранее известной функцией времени:

(6)

или некоторой другой величины k:

(7)

Системы программного управления, как и системы стабилизации, могут быть замкнутыми, разомкнутыми и комбинированными.

Следящие системыпредназначены для изменения управляемой величины y(t) по закону g(t), который заранее неизвестен.

Следящие системы представляют собой замкнутые системы, реализующие принцип управления по ошибке (отклонению).

По характеру зависимости регулируемой величины от возмущающего воздействия в установившемся режиме системы управления делятся на статические и астатические.

Предел, ккоторому стремится ошибка системы управления с течением времени, называется установившейся ошибкой системы автоматического регулирования:

(8)

Система управления называется статической(или обладающей статизмом) по отношению к данному внешнему воздействию, если установившаяся ошибка

обусловленная этим воздействием, отлична от нуля.

Система управления называется астатической(или обладающей астатизмом) по отношению к какому-либо внешнему воздействию, если установившаяся ошибка, обусловленная этим воздействием, равна нулю.