(величиной) объекта управления. В частном случае заданным режимом может быть поддержание выходной переменной неизменной и равной некоторой заданной величине.

Примером объекта управления является генератор напряжения (рис. 1.1, а). Управляемой величиной является выходное напряже-

Рис. 1.1. Объекты управления: а - генератор напряжения; б- резервуар

с жидкостью

ние и. Им можно управлять, изменяя напряжение возбуждения или воздействуя на переменное сопротивление , включенное в цепь возбуждения генератора.

Часть объекта управления, на которую оказывают воздействие при управлении, называют управляющим [регулирующим) органом. В случае генератора таким органом является переменное сопротивление или обмотка возбуждения.

Другим простым примером объекта управления является резервуар с жидкостью (рис. 1.1,, в котором нужно поддерживать жидкость на заданном уровне. Управляемой переменной является уровень /г, регулирующим органом - вентиль на входной трубе А.

Устройство, осуществляющее управление управляемым объектом, называется управляющим устройством (УУ).

Объект управления с взаимодействующим с ним управляющим устройством называют системой управления. Если система управления функционирует с участием человека, то она называется автоматизированной системой управления (АСУ). Если система управления функционирует без непосредственного участия человека, то она называется автоматической системой управления или системой автоматического управления (САУ).

В простейших случаях систему автоматического управления называют системой автоматического регулирования (САР), управляющее устройство - регулятором а объект управления - объектом регулирования или регулируемым объектом. Так как нет критериев, по которым можно было бы судить, какие системы управления считать сложными, а какие простыми, мы не будем делать принципиальных различий между терминами «система автоматического управления» и «система автоматического регулирования».

екта управления (ОУ) поступает Обратная связь

в управляющее устройство (УУ), называется обратной связью. Рис. 1.2. Общая блок-схема САУ

Внешнее воздействие д, которое определяет требуемый (заданный) закон изменения выходной переменной, называется задающим воздействием. Здесь, как это часто делают, задающее воздействие выведено за пределы управляющего устройства, в то время как задающее воздействие вырабатывается задатчиком, входящим в состав УУ.

Как правило, на объект управления действует возмущение /, которое приводит к отклонению управляемой переменной от требуемого значения. Такое воздействие называется возмущением и возмущающим воздействием. Возмущение может действовать и на УУ. В частном случае в зависимости от принципа управления обратная связь или канал связи, по которому информация о возмущении поступает на УУ, может отсутствовать.

Выходная переменная УУ и, являющаяся входной переменной ОУ, называется управляющим воздействием или управлением. В случае генератора основным возмущающим воздействием является изменение (отклонение) нагрузки, а в случае резервуара с жидкостью - отклонение расхода жидкости от номинального значения (из-за подключения или отключения потребителей).

Объекты управления в зависимости от реакции на входные воздействия делятся на устойчивые, нейтральные и неустойчивые. Допустим, что при входных воздействиях и = и f = выходная переменная у = у. И пусть на какое-то время Т хотя бы одно из входных воздействий изменяется [и = -\- Аи или f = -\- А/), а затем принимает первоначальное значение {Аи = 0 и А/ = О при t > to -\-Т). Если при этом выходная переменная со временем принимает первоначальное значение {y{t) у при t оо), объект управления называется устойчивым; если переменная принимает новое постоянное значение {y{t) у"" ф у при t ->- оо), объект управления называется нейтральным; если переменная не стремится к первоначальному или новому постоянному значению, объект называется неустойчивым.

Если нагрузка генератора на какое-то время изменится, а затем примет первоначальное номинальное значение, то и выходное напряжение генератора со временем примет номинальное значение, т.е. генератор является устойчивым объектом управления.

Блок-схему системы (автоматического) управления в общем случае можно представить так, как на рис. 1.2. Выходная переменная объекта управления у является выходной (управляемой) переменной системы управления.

Канал связи, по которому информация о текущем состоянии объ-

Резервуар с жидкостью является нейтральным объектом управления. Действительно, пусть, например, расход жидкости увеличивается, тогда уровень жидкости будет падать. И если затем расход жидкости восстановится до первоначального значения, то установится такой уровень, какой достигается в момент восстановления расхода, т.е. h примет новое значение.

1.2. Принципы управления

Рассмотрим основные принципы управления, которые используются в настоящее время при разработке систем управления.

1.2.1. Принцип программного управления. Если об объекте управления все известно, то, точно зная, как зависит выходная переменная объекта управления от управляющего воздействия, управление можно формировать как известную функцию времени и = u*{t). Такой способ организации управления можно назвать принципом программного управления. При таком принципе управления УУ можно представить как устройство, состоящее из программатора (программирующего устройства) и исполнительного устройства (ИУ)

Программатор

Рис. 1.3. Система программного управления

(рис. 1.3). В частном случае исполнительное устройство может отсутствовать.

Принцип программного управления неприменим при управлении объектом, на который действуют заранее не известные возмущения, оказывающие существенное влияние на управляемую величину. Он также неприменим, если объект управления является нейтральным или неустойчивым и система управления должна функционировать достаточно длительное время. Это связано с тем, что при нейтральном и неустойчивом объекте управления небольшая систематическая ошибка в программном управлении приводит к нарастающей ошибке управляемой переменной.

1.2.2. Принцип компенсации. Основной причиной, обуславливающей использование специальных УУ, содержащих, помимо программатора и ИУ, измерительные и усилительно-преобразующие устройства, является действие на систему управления возмущений, оказывающих существенное влияние на ее работу. Естественно напрашивается способ управления, при котором определяются (измеряются) действующие на систему управления возмущения и на их осно-