Для задач автоматического управления (контроль, сигнализация, слежение, программное управления и стабилизация) можно построить типовые функциональныесхемы, что позволяет строить типовые модели систем. Это значительно упрощает процесс исследования и проектирования.
Системы с разомкнутой цепью воздействий.
Поток информации направлен только от управляющего устройства к объекту управления, то есть вырабатываемые в системе управляющие воздействия не зависят от состояния объекта.
 |
Рис. 25. Функциональная схема разомкнутой системы.
х(t) – задание, в соответствии с которым изменяется управляемая величина y(t). На управляющее устройство подается только задающая величина. Управляющий воздействие зависит только от нее.
Разомкнутые системы решают задачи программного управления.
Задающий сигнал иногда называют «уставкой». Ее задает или человек, или программное устройство, или компьютер. В рассматриваемой схеме управляющее устройство не имеет информации ни об истинном состоянии объекта y(t), ни о возмущениях Z(t), которые на него действуют.
Схема может быть применена, тогда, когда Z приблизительно равно нулю, т.е. возмущение пренебрежимо мало, или Z(t) – может быть предвычислено с достаточной точностью и предварительно учтено в задании.
Такие функциональные схемы имеют системы автоматического контроля или информационно-измерительные системы.
Разомкнутые системы с управлением по возмущению.
Иногда их называют системами компенсационного типа.
В них управляющее воздействие вырабатывается как функция действующего на систему возмущения.
Рис. 26 Функциональная схема разомкнутой САУ с управлением по возмущению.
Управляющее воздействие u(t) формируется управляющим устройством на основе задания х(t) и с учетом возмущения Z(t). Такие схемы используются для программного управления и стабилизации.
Предположим, что требуется поддерживать выходную координату системы на постоянном уровне и известно, какой именно фактор и каким образом воздействует на выход системы. Тогда можно, измеряя возмущения этого фактора, задавать управляющее воздействие так, чтобы компенсировать эти возмущения.
Важное преимущество систем с управлением по возмущению состоит в том, что компенсация возмущения возникает одновременно с самим возмущением. Более того, управляющее устройство может при необходимости заранее «принять меры», чтобы возмущение не повлияло нежелательным образом на объект управления или технологический процесс.
Такое управление с прогнозом (в системах реального времени) во многих случаях просто необходимо, иначе, например, при работе поточной линии будет выпущено много брака.
Замкнутая система с управлением по отклонению.
Схема используется для решения задач программного управления, слежения и стабилизации. В такой системе регулятор в процессе управления учитывает как задание, так и реальное состояние объекта, а, кроме того, косвенно учитывает и возмущение. В САУ с замкнутой цепью воздействий («замкнутые САУ»), имеются сигналы обратной связи, поступающие от объекта управления в управляющее устройство.
Рис.27. Функциональная схема замкнутой системы с управлением по отклонению.
Сравнивающее устройство (сумматор) сравнивает задающую и управляемые величины и вычисляет отклонение, ошибку управления e(t) = х(t) - y (t).
Управляющее устройство – вырабатывает такое управляющее воздействие u(t) на объект управления, которое сводит ошибку к нулю или допустимому минимуму. В идеале, когда e = 0, х(t) = y (t) .
Принцип работы САУ с управлением по отклонению основывается на свойстве контура, образованного отрицательной обратной связью, устремлять к нулю сигнал на выходе сумматора.
Важнейшим преимуществом САУ с обратной связью является их способность компенсировать всевозможные возмущения и помехи, неизбежно возникающие в процессе работы любого объекта управления. В простейшем случае задача замкнутой САУ состоит в поддержании некоторой координаты в заданных пределах. Если уставка не является постоянной, а изменяется по заданному закону с тем, чтобы и выход системы изменялся по этому закону, то такая САУ называется следящей системой.
Комбинированная схема с управлением по отклонению и возмущению.
Эта схема обладает наилучшими свойствами и чаще других используется как для слежения, так и для стабилизации и программного управления при решении задач, в которых требуется получить высокие точность и быстродействие.
 |
Рис. 28. Функциональная схема системы с комбинированным
управлением по отклонению и по возмущению
Возмущение измеряется непосредственно или косвенно и подается на УУ для коррекции управляющей величины, что позволяет быстро в значительной мере компенсировать влияние возмущения на управляемую величину. Недокомпенсацию (если она есть) существенно уменьшает дополнительный контур управления по отклонению, который в итоге и обеспечивает требуемую точность слежения.