2.2.3. По числу контуров управления

Данный классификационный признак характеризует структурную сложность САУ. В соответствии с ним САУ делятся на одноконтурные и многоконтурные.

В одноконтурных САУ управляющее воздействие является функцией единственного контролируемого параметра – управляемой величины в САУ по отклонению или возмущения в САУ по возмущению. Соответственно структура САУ имеет единственный контур общей обратной связи или контур компенсации.

Многоконтурные САУ имеют несколько независимых или связанных контуров управления, реализованных, например, с использованием местных обратных связей по параметрам, реагирующим на изменение управляющих воздействий быстрее, чем управляемая величина. Использование многоконтурного связанного регулирования позволяет улучшить качественные характеристики управления [12].

2.2.4. По характеру зависимости управляемых переменных от входных воздействий

По названному характеру зависимости САУ делятся на линейные и нелинейные.

Строго говоря, все практически реализуемые системы являются нелинейными. Однако во многих случаях нелинейность рабочей характеристики системы является несущественной, и система может приближенно рассматриваться как линейная. Пример несущественно нелинейной характеристики САУ с линейной аппроксимацией в ограниченной области рабочей точки показана на Error: Reference source not found–а.

В системах, обладающих существенной нелинейностью, для достижения требуемого качества управления необходимо учитывать нелинейность объекта управления и использовать нелинейные управляющие устройства. Нелинейные характеристики могут быть неоднозначными, если при увеличении входного сигнала выходная величина изменяется по одной зависимости, а при уменьшении входного сигнала – по другой. Пример неоднозначной нелинейной характеристики кусочно-линейного типа для релейного элемента САУ показан на Error: Reference source not found–г, а примеры гладких нелинейных характеристик – однозначной и неоднозначной, приведены на Error: Reference source not found–б и Error: Reference source not found–в соответственно. Заметим, что характеристику вида, приведенного на Error: Reference source not found–б, следует относить к существенно нелинейным только в том случае, если по условиям работы САУ она используется на всем своем протяжении.

Для нелинейных систем характерна работа в режимах, неосуществимых в линейных системах: автоколебания, дискретные изменения сигналов и т.д. [1–3]

2.2.5. По характеру изменения ошибки управления

Данный признак классификации характеризует различия результатов работы САУ в установившемся состоянии, после завершения переходного процесса. По характеру изменения ошибки управления (отклонения управляемой величины от заданного значения) различают статические и астатические САУ.

У статических САУ при постоянном задающем воздействии ошибка управления стремится к постоянному значению, зависящему от величины возмущения, т.е. при действии возмущения после завершения переходного процесса имеет место статическая ошибка управления (Error: Reference source not found).

Для характеристик работы статической САУ (см. Error: Reference source not found) выполняется следующее:

,

где x₀ – постоянная величина (модуль) задающего воздействия после его ступенчатого изменения в момент времени t₀. Как уже отмечалось, инерционность ТСА и ОУ обычно существенно больше, чем у источников задающих воздействий, поэтому, после изменения задающего воздействия, которое можно приближенно считать близким к идеальной ступеньке, новое установившееся значение управляемой величины y(t) достигается плавно, за время переходного процесса t_p. За это же время динамическая ошибка управления D(t), имеющая максимальное значение в момент времени t₀, убывает до конечного постоянного значения D_ст, определяемого величиной действующего возмущения (см. Error: Reference source not found):

При наличии возмущающих воздействий статические системы не могут точно стабилизировать управляемую величину. Разомкнутые САУ являются статическими в целом, по отношению к любым возмущениям. Системы управления по возмущению являются статическим по отношению к возмущениям, для которых не предусмотрен контур компенсации.

У астатических САУ при постоянном задающем воздействии с течением времени переходного процесса ошибка управления стремится к нулю вне зависимости от величины возмущения, т.е. даже при действии возмущения после завершения переходного процесса статическая ошибка управления отсутствует.

Для астатической САУ (Error: Reference source not found) выполняется следующее:

Системы управления по отклонению являются астатическими в целом, т.е. при действии любых возмущений, последствие действия которых на объект управления может быть ликвидировано управляющим воздействием, после завершения переходного процесса статическая ошибка управления будет равна нулю. Комбинированные системы также являются астатическими в целом. Системы управления по возмущению обладают астатизмом только по отношению к возмущающему воздействию, для которого реализован контур компенсации.

Полная схема классификации систем автоматического управления по всем рассмотренным признакам приведена на Error: Reference source not found.