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.

В системах стабилизации при действии нескольких возмущений стремятся обеспечить, если это возможно, астатизм по основному возмущению.

Замкнутая система управления или регулирования имеет хотя бы одну обратную связь, которая передает на вход сравнивающего элемента действительное значение управляемой величины. Эта обратная связь называется главной.

Системы управления, имеющие только одну (главную) обратную связь, называются одноконтурными. В таких системах сигнал, приложенный к какому-либо элементу системы, может, пройдя через систему, вернуться в исходную точку только по одному пути.

Системы управления, кроме главной обратной связи, могут иметь несколько дополнительных местных обратных связейв корректирующих или исполнительных элементах системы для придания ей нужных свойств.

Так, например, для того чтобы получить астатическую систему из статической, в последнюю включают корректирующую цепь с элементом, который подает на вход чувствительного или исполнительного элемента интеграл от сигнала ошибки системы.

Системы управления, имеющие одну или несколько местных обратных связей, называются многоконтурными. В таких системах воздействие, приложенное к некоторому элементу, может обойти систему и вернуться в исходную точку по нескольким путям.

По способности к самоприспосабливанию системы управления (СУ) делят на системы без самоприспосабливания (обыкновенные СУ) и системы самоприспосабливающиеся (адаптивные).

Адаптивные СУ способны обеспечивать выполнение задачи управления в тех случаях, когда характеристики объекта и возмущающих воздействий либо неизвестны заранее, либо существенно изменяются непредвиденным образом.

Адаптивная система выполняет две задачи - изучение объекта и управление им; поэтому такие системы также называют системами дуального управления.

Задача управления в адаптивных системах состоит в поддержании на заданном или экстремальном уровне показателя качества системы.

Показатель качества - это некоторая физическая величина, значение которой зависит от параметров системы и алгоритма управления.

Показателем качества СУ может быть время переходного процесса (быстродействие), расход ресурсов на управление объектом и другие показатели.

Адаптивные СУ - сложные системы, и поэтому их целесообразно применять в тех случаях, когда обыкновенные СУ не в состоянии обеспечить необходимое качество управления.

В зависимости от числа управляемых величин, т. е. от того, является ли величина у скаляром или вектором, СУ принято делить на одномерныеи многомерные.

Многомерные объекты управления имеют несколько управляющих органов, для перемещения каждого из которых используется своя одномерная система управления.

Многомерные системы управления существенно сложнее одномерных систем. Однако во многих практически важных случаях задачу исследования многомерной системы удается свести к изолированному рассмотрению входящих в нее одномерных систем.

По своей структуре все многомерные системы являются многоконтурными.

По виду используемых сигналов СУ можно подразделить на непрерывныеи дискретныесистемы.

Приведенная классификация СУ не является исчерпывающей. Необходимые добавления к ней связаны с особенностями принятия управленческих решений.