П Лекция 11 (1/1) онятие об автоматическом управлении

Управление каким-либо объектом— это процесс воздействия на него с целью обеспечения требуемого течения процессов в объекте или требуемого изменения его состояния. Основой управления является получение и обра­ботка информации о состоянии объекта и внешних условиях его работы для определения воздействий, которые необходимо приложить к объекту, чтобы обеспечить достижение цели управления.

Объект управления (управляемый объект) может принадлежать как к не­живой природе, в частности, быть техническим устройством (самолет, станок и т. п.), так и к живой природе (коллектив людей, животное и т. п.). В свою очередь, само управление также может осуществляться как человеком (пилот управляет самолетом), так и техническим устройством (самолетом управляет автопилот).

Управление, осуществляемое без участия человека, называется авто­матическим управлением. Объекты теории автоматического управления могут иметь любую физическую природу и различное назначение (энергетика, транспорт, производственные технологические ма­шины, информационные пакеты в компьютерных сетях и т. д.). Объектами управления могут быть целые управляемые технические системы и комплек­сы вплоть до глобальных (электроэнергетические системы, космические системы навигации и т. п.).

Устройство, с помощью которого осуществляется автоматическое управ­ление объектом, называется управляющим устройством.

В зависимости от своего состава управляющее устройство так же может представлять собой целую систему и даже комплекс.

Совокупность объекта управления и управляющего устройства образует систему автоматического управления (САУ). В общем виде система автоматического управления представлена на рис. 10.1, а, где О — объект управления, УУ— управляющее устройство. Состояние объекта ха­рактеризуется выходной величиной X. Если выходных величин не­сколько, состояние объекта характеризуется вектором X, координатами ко­торого являются отдельные выходные величины.

От управляющего устройства на вход объекта поступает управляю­щее воздействие (управление) U. Помимо управляющего воздей­ствия к объекту приложено также возмущающее воздействие (воз­мущение, помеха) F , которое изменяет состояние объекта, т. е. X, препятст­вуя управлению. На вход управляющего устройства подастся задающее воздействие (задание) G , содержащее информацию о требуемом значе­нии X, т. е. о цели управления. Переменные U , G и F в общем случае так же являются векторами, как и X.

Как показано на рис. 10.1, а, в общем случае на вход управляющего уст­ройства, помимо задающего воздействия G , поступает также информация о текущем состоянии объекта в виде выходной величины X и о действующем на объект возмущении F. Управляющее устройство перерабатывает полу­чаемую информацию по определенному заложенному в нем алгоритму (пра­вилу) и формирует управляющее воздействие U .

Рис. 10.1. Функциональная схема системы автоматического управления

В соответствии со схемой на рис. 10.1, а существуют два принципа управ­ления, которые часто применяются совместно, - это управление по отклоне­нию управляемой выходной величины X от заданного значения и управле­ние по возмущению F , компенсирующее его влияние на X.

На рис. 10.1, б показаны основные составные части управляющего устрой­ства САУ: чувствительное устройство ЧУ, вычислительное устройство ВУ и исполнительное устройство ИУ.

Чувствительные устройства (датчики) служат для определе­ния значений переменных X, G и F.

Вычислительное устройство реализует алгоритм работы управ­ляющего устройства, соответствующим образом перерабатывая поступаю­щую от чувствительных устройств входную информацию. В простейшем случае оно осуществляет элементарные математические операции, такие как операция сравнения, определяющая разность X - G , операции интегрирова­ния, дифференцирования, статического нелинейного преобразования и т. п. В случаях более сложных алгоритмов управления вычислительное устройст­во может представлять собой вычислительную машину и даже комплекс та­ких машин.

Исполнительное устройство предназначено для непосредствен­ного воздействия на объект с целью изменения его состояния в соответствии с сигналом, выдаваемым вычислительным устройством.