Принцип управления по возмущению.
Принцип управления по возмущению, или принцип компенсации возмущающих воздействий, состоит в том, что управляющее воздействие в системе вырабатывается в зависимости от результатов измерения возмущения, действующего на объект. Системы, построенные по этому принципу, работают по разомкнутой цепи, то есть не имеют обратной связи.
Такую систему можно получить, если на рисунке 1.4. замкнуть контакты «1-2» (контакты «3-4» разомкнуты). В результате получим функциональную схему, представленную на рисунке 1.8.
Рисунок 1.8 Функциональная схема САУ при управлении
по возмущению.
Пользуясь теми же допущениями, что и выше получим упрощенную зависимость выходной величины Uгот входной Uвхи от возмущающего воздействия Iн.
, (1.21)
где
- коэффициент передачи разомкнутой САУ;
- коэффициент передачи измерителя тока;
- коэффициент передачи шунта;
При нагрузке, равной нулю, уравнение (1.21) будет иметь вид:
, (1.22)
Вычитая (1.21) и (1.22) при неизменном входном воздействии, получим:
, (1.23)
Откуда видно, что если путем подбора Kiдобиться
,
то при изменении возмущающего воздействияIнвыходная величина будет оставаться
постоянной, то есть достигается полная
компенсация возмущения (выполняется
условие абсолютной инвариантности).
В нашем примере рассматривается наиболее простой случай. Система идеализирована, то есть не учитываются некоторые факторы. Однако если учесть инерционности САУ, изменение ее параметров, то подобная компенсация окажется трудно осуществимой. Кроме того, в большинстве случаев замерить возмущающее воздействие весьма затруднительно. В связи с этим принцип управления по возмущению можно применять только в тех случаях, когда известны характеристики объекта и имеется возможность измерить возмущающее воздействие.
Изложенное позволяет выделить ряд достоинств и недостатков САУ с принципом управления по возмущению, а именно:
применение принципа управления по возмущению позволяет полностью компенсировать возмущающие воздействия, т. е. в этих системах возможно достижение инвариантности управляемой величины относительно возмущающих воздействий;
в них, как в разомкнутых системах, не возникает проблема устойчивости при высоком быстродействии системы.
САУ с принципом управления по возмущению присущи следующие недостатки:
они устраняют влияние лишь основных возмущающих воздействий, по которым созданы компенсационные каналы; появляется отклонение управляемой величины от требуемого значения с изменением второстепенных возмущающих воздействий, по которым нет компенсационных каналов;
появляются отклонения управляемой величины с изменением характеристик объекта и элементов системы в процессе эксплуатации;
применение принципа управления по возмущению ограничено объектами, характеристики которых известны.
Принцип комбинированного управления.
Современные САУ высокой точности обычно строят на основе принципа комбинированного управления, сочетающего в себе принципы управления по отклонению и по возмущению. При этом САУ, наряду с отрицательными обратными связями, содержит цепи компенсации основного возмущающего воздействия или дополнительную цепь компенсации ошибок от задающего воздействия. В комбинированных САУ действие неучтенных возмущений компенсируется или ослабляется контуром управления по отклонению.
Такую систему можно получить, если в схеме, представленной на рисунке 1.4, соединить контакты «1-2» и «3-4». Этому варианту соединений можно поставить в соответствие функциональную схему, представленную на рисунке 1.3. Видно, что для формирования управляющего воздействия в комбинированных системах используется как непосредственная информация об основных возмущающих воздействиях, так и отклонение управляемой величины от требуемого значения, вызываемое всеми возмущающими воздействиями (изменением задающего воздействия).
Следовательно, в комбинированных системах проявляются достоинства и компенсируются недостатки, присущие системам с принципом управления по возмущению и по отклонению в отдельности.