Лекции по теории управления : учебное пособие

9

Часть I 
ЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (САУ) 
Лекция 1. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ,
СОСТАВЛЕНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ
УРАВНЕНИЙ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ 
1.1. Классификация САУ 
Системы автоматического управления (САУ) обычно представляют в 
виде совокупности звеньев, исходя из следующих принципов: 

звенья должны быть, насколько возможно, простыми; 

они должны обладать свойством направленного действия.
Звено 
направленного действия
передает воздействие только в одном 
направлении – от входа к выходу, т.е. его состояние не влияет на состояние 
предшествующего звена (
детектирующее свойство
).
Любая САУ в самом общем виде всегда включает (рис. 1.1): 

объект управления (ОУ); 

управляющее устройство (УУ). 
Рис. 1.1. Типовая функциональная схема САУ 
В свою очередь управляющее устройство обычно включает (рис. 1.2): 

измерительный элемент (ИЭ); 

вычислительное устройство (ВУ); 

10 

исполнительный элемент (ИЭ). 
По виду связей элементов система САУ может быть разомкнутой и за-
мкнутой. На рис. 1.1 показан случай комбинированной системы, когда САУ 
содержит как разомкнутый, так и замкнутый контур управления. 
В разомкнутых системах реализуется принцип программного управ-
ления. Измеряется либо задающее воздействие, либо возмущение, действу-
ющее на объект, либо и то и другое. В соответствии с этим рассматривают 
разомкнутые системы по
 задающему воздействию
либо с управлением по 
возмущению
. Разомкнутая система может включать также оба типа управ-
ления: по
 
задающему воздействию и по возмущению, так как показано на 
рис. 1.1. 
Рис. 1.2. Схема устройства управления (УУ) 
В замкнутых системах реализуется 
управление по отклонению
. Такая 
система имеет цепь 
обратной связи
(ОС), по которой выходной сигнал САУ 
подается на вход и вычисляется разность сигнала обратной связи и задан-
ного входного сигнала. В зависимости от величины отклонения сигнала об-
ратной связи от задающего воздействия УУ вырабатывает управляющий 
сигнал, который компенсирует это отклонение. Важным преимуществом си-
стем с ОС является то, что отклонения выходного сигнала компенсируются 
независимо от причины их возникновения. В разомкнутых системах ком-
пенсируются лишь те возмущения, измерение которых возможно, поэтому 
вследствие неизбежно присутствующих неконтролируемых возмущений 
эти системы обычно имеют более низкую точность. Примером исторически 
первой системы с обратной связью является регулятор Уатта, показанный 
на рис. 1.3. 
Для использования всех возможностей систем как по точности, так и 
по быстродействию чаще всего строят комбинированные системы. 
В зависимости от числа выходных координат объекта управления САУ 
могут быть одномерные и многомерные. 

11

Рис. 1.3. Регулятор Уатта 
По виду математической модели, описывающей процессы в САУ, рас-
сматривают 
линейные
и 
нелинейные
системы. Нелинейной является система, 
у которой имеется хотя бы один нелинейный элемент системы. Принципи-
альное отличие линейных систем от нелинейных – для них справедлив 
прин-
цип суперпозиции
: реакция системы на суммарное воздействие равна сумме 
реакций на каждое воздействие в отдельности. Для нелинейных систем этот 
принцип не выполняется. 
Если параметры системы не изменяются со временем, система называ-
ется 
стационарной
. 
Нестационарные
системы – это системы с перемен-
ными параметрами. 
Если все элементы системы описываются непрерывными математиче-
скими моделями, такие системы называют 
непрерывными
. Если в системе 
присутствует хотя бы один элемент дискретного действия, система называ-
ется 
дискретной
. 
При исследовании САУ решают одну из двух задач:

задача 
анализа системы
; 

задача 
синтеза системы
. 
Задача анализа состоит в определении свойств системы, описание ко-
торой задано. При решении задачи синтеза, наоборот, задают желаемые 
свойства, необходимо построить систему (описание системы), удовлетворя-
ющую этим свойства. 

12 

жүктеу/скачать 3,95 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: