Принципи керування та їх порівняльна характеристика

При створенні різних систем автоматичного керування для об’єктів різної природи та призначення використовуються загальні принципи:

- за відхиленням. На рис.1.2.б це відповідає структурі, яка складається з автоматичного регулятора та об’єкта, охоплених від’ємним зворотнім зв’язком (сигнал за збуренням Z на АР не подається). Це найбільш поширений принцип керування, дякуючи його універсальності: з якої б причини не відбулось відхилення ∆х = x_зд(t) – x(t), автоматичний регулятор формує сигнал U_рег, який поступає на об’єкт і зменшує похибку ∆х. Такий зворотній зв’язок називають головним. В той же час в цьому принципі закладено його основний недолік: автоматичний регулятор починає працювати лише після появи значного відхилення ∆х ≠ 0;

- за збуренням (на рис.1.2.б це відповідає відсутності зворотнього зв’язку). В цьому випадку автоматичний регулятор розпочинає свою роботу одразу після виникнення збурення Z, ще до появи ∆х, але проблема полягає в тому, що реалізація цього принципу вимагає вимірювання всіх без винятку збурень, а це практично неможливо. Застосування цього принципу обмежується тими випадками, коли процес функціонування об’єкта визначається незначною кількістю збурень, які можна вимірювати та використовувати для керування;

- комбінований (це відповідає структурі, зображеній на рис.1.2.б). При реалізації цього принципу обирається одне (або два – три) найбільш суттєве збурення, яке можна виміряти і перетворити за допомогою компенсатора К. Це дає можливість виконати умову інваріантності (незалежності) регульованої координати х від збурення Z, тоді ∆х тотожньо дорівнює нулю (∆х ≡ 0). Ця частина системи називається розімкненим контуром, і він є головним. Дію невимірюваних збурень, які завжди є в системі, компенсує допоміжний замкнений контур за відхиленням. Комбіновані системи дають можливість забезпечити необхідну якість процесу керування, але виникають проблеми щодо їх синтезу, зокрема з виконанням вимог фізичної реалізуємості для складних об’єктів;

- адаптації, коли система сама має можливість пристосуватись до змінюваних умов роботи, що вимагає застосування складних алгоритмів та ЕОМ при їх реалізації;

Для оцінки працездатності автоматичних систем керування використовуються різні показники, але загальними вимогами є:

- стійкість, це необхідна але не достатня умова, яка означає можливість повернення системи в початковий стан після того, як була порушена її рівновага. Для автоматичних систем регулювання це означає збіжність перехідних процесів, тобто обмежений час їх тривалості. Оцінку стійкості АСР проводять на початкових етапах аналізу і синтезу і нестійка система не може застосовуватись.Часто для забезпечення стійкості необхідно змінити структуру системи або значення параметрів її елементів, в першу чергу автоматичних регуляторів. Для реальних систем повинна забезпечуватись також додаткова вимога – запасу стійкості при роботі в різних умовах;

- якість, що для АСР характеризується якістю перехідних процесів: відхилення від заданого режиму в статиці та динаміці, коливальність і тривалість перехідних процесів. Часто якість перехідних процесів оцінюють інтегральними показниками:

(1-3)

або

(1-4)

де: ∆х = х_зд – х, t_n – час перехідного процесу. Таким чином, оцінка якості перехідних процесів АСР дає можливість оцінити остаточно її працездатність та можливість застосування в конкретних умовах;

- надійність, яка доповнюється додатковими вимогами щодо вартості, зручності науково-технічного рівня і т.д.

[ 1,c.5-19, 2, c.5-38]

Контрольні запитання.

1. Дайте визначення поняття “система автоматичного керування ”.

2. В чому полягає процес функціонування системи автоматичного керування?

3. Поясніть основні терміни “система”,”об’єкт”, ”регулятор” і інш.

4. Наведіть приклади класифікації систем автоматичного керування.

5. З яких елементів складається автоматична система регулювання (АСР)?

6. Дайте порівняльну характеристику принципом керування.

7. Перерахуйте основні вимоги до АСР.