Структура и компоненты системы управления.

Система управления (СУ) - это совокупность управляемого объекта и управляющей подсистемы, взаимодействующих между собой в соответствии с алгоритмом управления.

СУ состоит из двух непременных участников:

1) Объект управления;

2) Управляющая подсистема.

Процесс функционирования объекта характеризуется физическими величинами, называемыми показателями процесса.

Совокупность предписаний, ведущих к нужному выполнению процесса функционирования объекта управления, называется алгоритмом функционирования объекта управления. Физические показатели объекта, которые преднамеренно сохраняются или изменяются в процессе управления, называются управляемыми величинами.

Совокупность предписаний, определяющая характер воздействий на управляемый объект с целью выполнения им заданного алгоритма функционирования называется алгоритмом управления. Совокупность объекта управления с управляющей подсистемой, взаимодействующих между собой по алгоритму управления, образуют систему управления.

В общем виде схема системы управления представлена на рисунке.

При работе системы она испытывает воздействия. Воздействием называется взаимодействие между системой и внешней средой или одной ее части с другой, при которых в элементах системы происходят изменения. Воздействия делятся на внутренние и внешние.

Внутренние воздействия - это такие воздействия, которые передаются от одной части системы на другую, образуя последовательную цепь воздействий, обеспечивающих протекание процесса функционирования объекта с заданными показателями. Такие воздействия называются управляющими воздействиями и их обозначают, рассматривая во времени, как Z(t).

Внешние - это те, которые поступают непосредственно на систему из внешней среды. Внешние воздействия подразделяются на два вида - задающие и возмущающие. Внешние воздействия, которые входят в нормальное протекание управляемого процесса и подаются на вход системы намеренно в соответствии с алгоритмом функционирования, называются задающими и обозначаются через X(t). Ко второму виду относятся те, которые поступают непосредственно на систему (объект) из внешней среды (под внешней средой понимается все то, что не входит в рассматриваемую систему). Они носят незапланированный, зачастую случайный характер, называются возмущающими воздействиями и обозначаются через F(t).

В терминах принятых понятий можно сделать вывод, что управлять объектом - это значит вырабатывать Z(t) с таким расчетом, чтобы управляемая (регулируемая) величина Y(t) изменялась по заданному закону и с требуемой точностью от задающего воздействия X(t), независимо от влияния на объект возмущающего воздействия F(t).

Классификация систем управления.

Прежде всего, назовем традиционный и простейший вид управления, целью которого является обеспечение постоянства некоторой физической величины. Такой вид управления называется регулированием, подсистема управления - регулятором, а вся система, состоящая из регулируемого объекта и регулятора - системой автоматического регулирования. Классический пример такой системы - центробежный регулятор скорости вращения махового колеса паровой машины, изобретенный Джеймсом Уаттом (в 1784 году Уаттом получен патент на паровой двигатель, в составе которого применен центробежный регулятор).

По признаку участия человека делятся на автоматические и автоматизированные. В первом случае функции всех элементов системы выполняются без непосредственного участия человека. Примеры - автопилот самолета, устройство управления компьютером. Системы управления, в которых решения об управляющих действиях принимаются людьми, а автоматические устройства используются для сбора, представления и обработки информации, являются автоматизированными. Примерами таких систем являются компьютеризированные системы управления в экономике, например, АСУП.

По принципу использования обратной связи системы управления делятся на:

а) системы управления по замкнутому циклу,

б) системы управления по разомкнутому циклу.

В первом случае управление осуществляется по принципу обратной связи, а второй случай характеризуется отсутствием обратной связи.

По признаку определенности функционирования системы управления делятся на детерминированные и недетерминированные (стохастические).