Принципы автоматического управления

1.2.1 Понятие о принципе управления

Принцип управления составляет основу функционирования любой САУ. Под принципом управления понимают правило формирования управляющим устройством управляющего воздействия u (t) на основании информации о воздействиях g (t) и z (t), приложенных к САУ, и реакции системы на них y (t).

В технике автоматического управления нашли применение три принципа управления. Каждый из них реализуется определенным УУ и соответствующей структурой САУ (сравним схемы на рисунках 1.1 – 1.3).

1.2.2 Принцип управления по отклонению (по ошибке)

Сущность этого принципа состоит в том, что фактическое значение управляемой (выходной) величины y (t) сравнивается с её заданным значением g (t), и при наличии рассогласования (ошибки регулирования)

e(t) = g (t) – y (t) (1.1)

в САУ вырабатывается управляющее воздействие u (t), направленное на устранение возникшего отклонения (e(t) = 0) или уменьшения его до некоторого допустимого значения eдоп.

Принцип управления по отклонению – основной принцип функционирования САУ в самых различных областях техники. Система совершенно "не интересуется" тем, какие причины, какие конкретно возмущения вызвали ошибку. САУ регистрирует сам факт появления ошибки и предпринимает меры для её ликвидации. Это свойство (точность) считают главным достоинством САУ, работающих по ошибке. К недостаткам этих систем относят склонность их к колебаниям при управлении, а также внутреннюю противоречивость, связанную с появлением управляющего воздействия u (t).

Главной особенностью САУ, работающих по отклонению, является наличие обратной связи (ОС). Поэтому такие САУ называют замкнутыми системами в связи с тем, что ОС образует замкнутый контур передачи воздействия (рисунок 1.2).

Любая замкнутая САУ имеет хотя бы одну ОС, с помощью которой выходная (управляемая) величина y (t) подается на вход УУ системы. Такую ОС называют главной, а САУ с одной (главной) ОС называют одноконтурными.

1.2.3 Принцип управления по возмущению (принцип компенсации

возмущения)

Принцип действия САУ по возмущению состоит в том, что вместо измерения рассогласования e измеряется само возмущение z 1, и воздей­ствует на УУ, которое преобразует этот сигнал и компенсирует его, т.е. прикладывает к ОУ воздействие u (t), обратное действию возмущения z 1, (рисунок 1.3). Такое УУ обеспечивает инвариантность (независимость) управляемой величины y (t) от возмущаю­щего воздействия z 1.

Быстродействие таких САУ выше в сравнении с САУ, работающими по отклонению. Другим достоинством САУ является их простота. Недостатком САУ, работающих по возмущению, считают компенсацию только одного основного возмущения, что снижает их точность. По сравнению с САУ, работающими по отклонению, САУ по возмущению являются разомкнутыми системами.

1.2.4 Принцип комбинированного управления

САУ, в основу работы которых положен названный принцип, представляют собой сочетание разомкнутой и замкнутой САУ. Первая обеспечивает инвариантность управляемой величины по отношению к одному из основных возмущений. Вторая – ликвидирует отрицательное влияние остальных возмущающих воздействий.

САУ комбинированного управления (рисунок 1.1) сочетают быстродействие разомкнутых систем с точностью замкнутых.