Классификация систем управления

Основным типом являются замкнутые системы управления, которые можно представить в виде структурной схемы, приведенной на рис. 5.

Система управления содержит управляющую подсистему или объект управления (ОУ), устройство управления (УУ) и схему сравнения входного сигнала и выходного сигнала . При этом заданная функция времени определяет требуемое изменение выходного сигнала системы управления. В схеме сравнения вычисляется рассогласование , возникающее в процессе управления. Устройство управления предназначено для выработки сигналов управления .

Математическая модель любой из систем управления включает в себя описание входных и выходных сигналов и вид преобразования входных сигналов в выходные сигналы . Всю совокупность этих преобразований можно представить с помощью оператора : . Как следует из этой формулы, классификация систем управления может быть основана либо на свойствах входных и выходных сигналов, либо на свойствах оператора .

Остановимся вначале на классификации систем управления по виду входных и выходных сигналов.

Системы управления, имеющие один вход и один выход, называют одномерными. Системы, имеющие несколько входов или выходов, называют многомерными.

Системы управления называют непрерывными, если входные и выходные сигналы имеют непрерывное множество значений по времени. Если сигналы поступают в дискретные моменты времени, то такие системы называют дискретными или импульсными.

Дискретные системы управления с конечным числом уровней сигналов называют цифровыми.

Представим реализации сигналов систем различных типов в виде графиков. На рис. 8,а изображен характерный вид сигнала в непрерывной системе. На рис. 8,б представлен характерный вид сигнала в дискретной или импульсной системе. На рис. 9 – в цифровой. Заметим, что все системы, построенные на базе ЭВМ, являются цифровыми.

Рис. 8.

Рис. 9.

Теперь остановимся на классификации систем управления, основанной на свойствах оператора .

Систему называют стационарной, если вид и свойства оператора не изменяются во времени. Если же свойства оператора изменяются во времени, то систему называют нестационарной. Стационарность означает, что вид выходного сигнала системы не зависит от сдвига по времени входного сигнала.

В технике автоматического регулирования нашли применение следующие непрерывные линейные законы регулирования (или же регуляторы):
– пропорциональный (П);
– интегральный (И);
– пропорционально-интегральный (ПИ);
– пропорционально-дифференциальный (ПД);
– пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД).
Реализующие названные законы регулирования АР называют соответственно П-, И-, ПИ-, ПД- и ПИД-регуляторами.

Пропорциональный закон регулирования

Постоянную kp называют коэффициентом передачи регулятора

Рабочая точка Y0 определяется как значение выходного сигнала, при котором рассогласование регулируемой величины равно нулю.

Интегральный закон регулирования

Постоянную Т называют постоянной времени интегрирования.

Пропорционально-интегральный закон регулирования