Б. Системы автоматического регулирования – системы стабилизации, системы программного управления и следящие системы

 

Частным, но широко распространенным видом систем автоматического

управления	являются		с и с т е м ы	а в т о м а т и ч е с к о г о
р е г у л и р о в а н и я (САР).			Системой автоматического регулирования

называется САУ, задача которой заключается в поддержании выходной величины объекта X на заданном уровне Х_З, т. е. поддержание равенства

X = Х₃.

 

В зависимости от характера задающего воздействия САР делятся на три вида: системы стабилизации,системы программного управления иследящие системы.

В системах стабилизации задающее воздействие постоянно, в системах программного управления оно изменяется по заранее заданному закону, в следящих системах оно тоже изменяется, но закон изменения заранее не известен. В последнем случае задающее воздействие поступает на систему извне и задачей системы является обеспечение слежения выходной величиной объекта за изменяющейся задающей величиной так, чтобы все время поддерживалось равенство X = Х₃.

 

Управляющее устройство в системах автоматического регулирования называется р е г у л я т о р о м, а выходная величина – р е г у л и р у е м о й

 

в е л и ч и н о й.

 

Примерами систем автоматического регулирования служат системы, показанные на рис. 3, (б, в, г). Объектом регулирования здесь является синхронный генератор, регулируемой величиной – его напряжение, а

обведенные пунктиром управляющие устройства – регуляторами.				•
В. Одномерные и многомерные системы
В зависимости от количества выходных координат объекта управления,
образующих вектор	выходной величины X, САУ		делятся на
о д н о м е р н ы е и м н о г о м е р н ы е (двухмерные и т. д.).
Рассмотренные	выше системы	автоматического	регулирования

напряжения синхронного генератора (см. рис. 3) являются одномерными системами. Если наряду с напряжением регулировать частоту этого генератора путем воздействия на скорость вращающего его двигателя, получится двухмерная система автоматического регулирования.

 

Многомерные САУ (и САР), в свою очередь, делятся на системы связанного и несвязанного управления (регулирования).

 

С и с т е м а н е с в я з а н н о г о у п р а в л е н и я - имеет несколько управляющих устройств, каждое из которых осуществляет управление своей выходной координатой объекта. При этом все эти устройства не имеют взаимных связей. (Последнее, однако, не исключает возможности влияния управляющих устройств друг на друга через объект управления или,

9

 

 

например, общий источник питания.)

 

В с и с т е м е с в я з а н н о г о у п р а в л е н и я отдельные управляющие устройства связаны друг с другом внешними связями.

Входящая в состав многомерной системы управления (как связанной, так и несвязанной) отдельная система управления называется

а в т о н о м н о й, если управляемая ею выходная координата объекта не зависит от' значений остальных его координат, так что изменение последних не вызывает изменения этой координаты.

 

Г. Системы линейные и нелинейные

 

Л и н е й н о й называется система, которая описывается линейными уравнениями. В противном случае система является н е л и н е й н о й. Чтобы система была нелинейной, достаточно иметь в ее составе хотя бы одно нелинейное звено, т. е. звено, описываемое нелинейным уравнением.

 

Для линейных систем справедлив п р и н ц и п с у п е р п о з и ц и и. Он заключается в том, что реакция системы на любую комбинацию внешних воздействий равна сумме реакций на каждое из этих воздействий, поданных на систему порознь. Принцип суперпозиции позволяет выразить реакцию системы на любое произвольное воздействие через реакцию системы на элементарное типовое воздействие, например, в виде ступеньки. Для этого достаточно представить данное входное воздействие в виде совокупности выбранпых типовых воздействий. Благодаря принципу суперпозиции разработана общая теория линейных систем автоматического управления, описываемых линейными дифференциальными уравнениями любого порядка.

 

К нелинейным системам принцип суперпозиции не применим. Нет и общей теории нелинейных дифференциальных уравнений, на основе которой могла бы быть создана общая теория нелинейных систем автоматического управления. Существует лишь ряд частных методов для решения некоторых видов нелинейных уравнений невысокого порядка. Вместе с тем, если не ограничивать диапазона изменения входных воздействий, то все реальные системы автоматического управления оказываются нелинейными. Трудность исследования нелинейных систем заставляет упрощать их описание. Желательным пределом такого упрощения является приближенное описание их линейными -уравнениями, хотя бы в некоторых из интересующих нас режимов. Это называется л и н е а р и з а ц и е й нелинейных систем. В тех случаях, когда линеаризация невозможна, прибегают к приближенным методам исследования нелинейных систем с учетом их нелинейностей.