16.Принципы автоматического управления, их преимущества и недостатки.

Несмотря на существенное разнообразие технических процессов, построение аппаратуры управления и автоматических систем основывается на ряде общих принципов управления, основные из которых следующие: принцип управления по отклонению, принцип управления по возмущению, принцип комбинированно­го управления и принцип адаптации.

Принцип автоматического управления определяет, как и на основе какой информации формировать управляющее воздействие в системе. Одним из ос­новных признаков, характеризующих принцип управления, является требуе­мая для выработки управляющего воздействия рабочая информация, а следова­тельно, и конфигурация цепей передачи воздействий в системе. Выбор принципа построения автоматической системы зависит от ее назначения, характера изме­нения задающего и возмущающих воздействий, возможностей получения необ­ходимой рабочей информации, стабильности параметров управляемого объекта и элементов управляющего устройства и т. п.

Принцип управления по отклонению. Если в автоматической системе управ­ляющее воздействие вырабатывается на основе информации об отклонении управляемой величины от требуемого значения, то говорят, что система построе­на на основе принципа управления по отклонению, или принципа обратной связи. Для реализации этого принципа в управляющем устройстве необходимо осуществлять сравнение действительного значения управляемой величины с требуемым (предписанным) значением и управлять объектом в зависимости от результатов этого сравнения.

Принцип управления по отклонению является универсальным и эффектив­ным, поскольку он позволяет управлять неустойчивыми объектами, а также осуществлять требуемый закон изменения управляемой величины с допустимо малым отклонением (ошибкой) независимо от того, какими причинами послед­нее вызвано. Так, например, влияние возмущающего воздействия f(t) в систе­ме (рис. 3) можно значительно ослабить без непосредственного его измерения благодаря свойствам обратной связи.

Принцип управления по возмущению. Принцип управления по возмущению, или принцип компенсации возмущений, 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, т. е. не имеют обратной связи. Системы с ра­зомкнутой цепью воздействий разделяют на две группы: системы компенсации и системы программного управления.

В настоящее время принцип управ­ления по возмущению широко приме­няется, потому что он позволяет уменьшить погрешности автоматиче­ских систем, вызываемые как задаю­щими, так и возмущающими воздейст­виями. Его основное достоинство — высокое быстродействие цепей ком­пенсации, так как система реагирует непосредственно на причину, а не на следствие. Однако этот принцип имеет недостатки. Основной из них — изби­рательность: не всегда возможно изме­рить и учесть все возмущения. Обычно учитывается действие лишь одного или нескольких наиболее существенных возмущений, которые измеряются управляющим устройством.

Принцип комбинированного управления. Современные автоматические си­стемы высокой точности обычно строят на основе принципа комбинированного управления, сочетающего в себе прин­ципы управления по отклонению и по возмущению. При этом в автоматиче­ских системах комбинированного управления наряду с замкнутыми кон­турами, образуемыми отрицательными обратными связями, имеются цепи ком­пенсации основного возмущающего воздействия h_к или дополни­тельная цепь компенсации ошибок от задающего воздействия х_вх .

Принцип адаптации. Рассмотренные принципы автоматического управле­ния долгое время были единственными. Однако успешное развитие кибер­нетики позволило применить в автома­тических системах новый принцип управления, называемый принципом адаптации (приспособления). Отличитель­ные особенности этого принципа поясним на примере самонастраивающейся автоматической системы, которая состоит из основной системы и допол­нительных устройств.

Таким образом, работу контура самонастройки можно представить как процесс автоматической настройки управляющего устройства основной систе­мы по совокупности текущей информации об изменяющихся условиях работы для достижения поставленной цели управления.