Поведение любого оу характеризуется следующими параметрами:

1. X(t) – входная величина, которая может быть скалярной или векторной, она задает программу работы ОУ, то есть она показывает, как должен вести себя объект управления

2. Y(t) – регулируемая величина, векторная или скалярная величина, которая показывает как в действительности изменяется регулируемая величина.

Регулятор (управляющее устройство) - сравнивает выход ОУ с желаемым входным воздействием и в зависимости от результата вырабатывает управляющий сигнал (воздействие), который подается на вход объекта.

3. U(t) – управляющее воздействие, влияющее на объект управления и вызывающее изменение Y(t) в нужном направлении.

4. Возмущение f(t) - любое нежелательное воздействие, влияющее на ОУ.

5. Показатель точности работы САУ

(-) - свидетельствует об ООС.

Показатель точности работы САУ – это один из важнейших критериев, определяющих качество работы САУ. Как сделать работу системы точной- этот вопрос вы будете изучать в нескольких дисциплинах, в том числе одна из дисциплин старшего курса будет целиком посвящена этому вопросу.

Теория автоматического управления решает две основные задачи – задачу анализа и задачу синтеза систем управления.

Задача синтеза включает в себя разработку и использование методов, которые позволяют выбрать схему САУ, выбрать элементы системы и их характеристики, определить характер взаимодействия между её элементами таким образом, чтобы проектируемая система удовлетворяла предъявляемым к ней требованиям.

Задача анализа включает в себя разработку и использование методов, которые позволяют по уже выбранной схеме системы, выбранным элементам и их характеристикам определить удовлетворяет ли спроектированная система предъявляемым к ней требованиям.

Следует отметить, что задачи синтеза и анализа в теории автоматического управления взаимосвязаны. Любая задача синтеза имеет свою предварительную историю и предпосылки, базирующиеся на предшествующих задачах анализа . Даже если объект управления имеет практически нулевую исходную информацию, для решения задачи синтеза делаются различные предположения, которые проверяются при решении задач анализа либо путем экспериментального исследования, либо путем математического моделирования. Обычно задача проектирования САУ осуществляется последовательным приближением к оптимальному варианту : сначала решается задача синтеза, затем – задача анализа, выявляются нежелательные моменты в работе САУ - снова решается задача синтеза и т.д. до получения желаемого результата.

Системы автоматического управления могут быть разомкнутыми и замкнутыми.

Рассмотрим примеры построения систем по разомкнутому и замкнутому циклам.

1. Разомкнутая система управления скоростью вращения вала двигателя постоянного тока.

Передвигая движок потенциометра Р , мы изменяем ток в цепи возбуждения (ОВ – обмотка возбуждения) генератора Г, что приводит к изменению его ЭДС и, следовательно, напряжения, подводимого к щеткам двигателя ДВ и скорости вращения вала двигателя. С валом двигателя связан тахогенератор (ТГ) - вспомогательный прибор, напряжение на выходе которого (V) пропорционально скорости вращения вала двигателя.

Это – разомкнутая система. Система называется разомкнутой, если в управляющем сигнале не содержится информации о результатах её работы.

В разомкнутой системе воздействие передается в одном направлении – от входа к выходу.

Схема рассматриваемой системы имеет вид:

Потенцио

метр

ОВ

Г

ДВ

ТГ

Пере

мещение

ток

магнитный

поток

напряжение

скорость враще

ния вала дв.

напряжение

Управление по разомкнутой схеме можно построить, базируясь на жестких характеристиках элементов, т.е., зная характеристики элементов, можно рассчитать, какому положению потенциометра соответствует определенная скорость вращения вала двигателя. Однако при работе системы изменяются температура, влажность, происходит старение элементов и т.д., что приводит к изменению их характеристик. Разомкнутая система – неточная система.

Скомпенсировать эти изменения можно с помощью замкнутой системы управления.

2. Замкнутая система управления скоростью вращения вала двигателя.

ОВ

Е

Г

дв

=

ТГ

V

Дд

P

Привод постоянной

скорости

В замкнутой системе информация о результатах работы системы с её выхода подается на вход.

Передача сигнала с выхода на вход называется обратной связью.

Обратная связь, охватывающая все элементы системы ,называется главной обратной связью. Если обратная связь охватывает один или несколько элементов – это местная обратная связь.

Главная обратная связь должна иметь такое направление, чтобы компенсировать изменение регулируемого параметра, вызванного возмущающим воздействием.

Пусть под действием возмущающего воздействия скорость вращения вала двигателя увеличилась. Для того, чтобы вернуть скорость к нужному значению ( уменьшить) , надо уменьшить ток через обмотку возбуждения.

Для этого надо из тока, протекающего через обмотку возбуждения ,вычесть ток, создаваемый напряжением тахогенератора. Так как выходной сигнал вычитается из входного, то обратная связь называется отрицательной обратной связью (ООС).

Главная обратная связь в САУ – всегда отрицательная.

Структурная схема замкнутой системы управления имеет вид:

Потенцио

метр

ОВ

Г

ДВ

перемещение

ток

магнитный

поток

Скорость враще

ния вала дв.

(-)

напряжение

ТГ

Термин “обратная связь” был введен в 1906 г. Руммером в радиотехнике и сразу был использован в теории автоматического управления.