Лекция 3. Статические и динамические характеристики САУ и их элементов

Лекция 2. Классификация систем автоматического регулирования и управления

Признаков, по которым классифицируются САУ достаточно много. Например, по назначению (системы регулирования температуры, уровня, давления, влажности и т. д.), по физической природе сигналов (электрические, пневматические, электропневматические, электрогидравлические), по конструктивному исполнению регулятора. Эти признаки не влияют на поведение САУ и при исследовании систем не учитываются.

Кроме того, системы различаются

1. По виду задающего воздействия. Различают: системы автоматической стабилизации, задающий сигнал в кото­рых g(t) = const, а выходной параметр САУ поддерживается на уровне заданного значения у(t) = const; системы программного управления, задающий сигнал в которых изменяется по заданной программе; следящие системы, изменение задающего сигнала в которых про­исходит по случайному закону.

2. По наличию обратной связи (ОС) различают замкнутые и разомкнутые системы.

3. По принципу регулирования можно выделить системы с регулированием по отклонению, по возмущению и комбинированные.

4. По характеру сигналов можно выделить непрерывные и дискретные системы. Дискретные системы в свою очередь делятся на импульсные, релейные и релейно-импульсные (цифровые).

5. По классу уравнений, описывающих динамические процессы в системе – линейные и нелинейные. Линейные системы, описываемые линейными дифференциальными и алгебраическими уравнениями с постоянными коэффициентами, называют стационарными или обыкновенными линейными системами. Другая разновидность линейных систем – особые линейные системы, которые делятся на: нестационарные (коэффициенты изменяются во времени), с распределенными параметрами (описываются уравнениями в частных производных), с запаздыванием и импульсные (описываются линейными разностными уравнениями).

6. По источнику энергии, поступающей в регулятор: системы прямого и непрямого (косвенного) действия. В системах прямого действия для перемещения регулирующего органа используется энергия чувствительного органа, в системах непрямого действия для этого используется внешний источник.

7. По свойствам в установившемся режиме различают статические и астатические системы. САУ называется статической, если при воздействии, стремящемся с течением времени к некоторому установившемуся значению, ошибка также стремится к постоянному значению, зависящему от величины воздействия. САУ называется астатической, если при воздействии, стремящемся с течением времени к некоторому установившемуся значению, ошибка стремится к нулю независимо от величины воздействия.

8. По количеству регулируемых параметров системы делятся на одномерные, двумерные и многомерные.

9. По законы регулирования системы делятся на системы с пропорциональным (П), пропорционально- интегральным (ПИ), пропорционально - дифференциальным (ПД) и пропорционально- интегрально- дифференциальным (ПИД) регуляторами.

10. По степени самонастройки, адаптации, оптимизации и интел­лектуализации различают:

Экстремальные системы (системы с самонастройкой програм­мы) — это САУ, в которых значение регулируемой величины авто­матически поддерживается на экстремальном значении (максимуме, минимуме) при различных значениях возмущающих воздействий, заранее неизвестных. Здесь программа изменения выходной величины опре­деляется автоматически в процессе работы САУ.

Системы с самонастройкой параметров (собственно самона­страивающиеся системы) — это системы, в которых автоматически в зависимости от переменных заранее неизвестных внешних условий устанавливаются оптимальные значения параметров систе­мы. Следовательно, УУ работает таким образом, чтобы регулируе­мая величина на выходе САУ изменялась по наивыгоднейшему (оп­тимальному) закону в соответствии с априори заданным критерием качества — функционалом J. Под функционалом могут рассматри­ваться сложные функции полезности, максимума прибыли, минимума потерь или минимума расхода энергии при работе САУ и т. п.

Системы с самонастройкой структуры — это системы, в которых в зависимости от переменных, заранее не определенных внешних условий производится оптимальная настройка структуры системы таким образом, чтобы регулируемая величина на выходе изменялась по наивыгоднейшему (оптимальному) закону в соответствии с заданным критерием качества.

Системы комбинированного типа с самонастройкой структуры и параметров. Все перечисленные системы являются также и оптимальными системами.

Интеллектуальные системы управления (ИСУ).

ИСУ первого поколения – это адаптивные или самоприспосабливающиеся системы, обладающие способностью приспосабливаться к изменению внешних условий, а также улучшать свою работу по мере накопления опыта (свойство самообучения).

ИСУ нового поколения строятся как самообучающиеся самонастраивающиеся системы с гибкими процедурами принятия решений об управлении, как системы, основанные на знаниях и формирующие новые знания в процессе управления и функционирования.