Принципи автоматичного керування

Під принципом автоматичного керування розуміється закон формування керуючого впливу в системі. Не дивлячись на велику різноманітність автоматичних систем, розрізняють три принципи автоматичного керування: за збуренням; за відхиленням; комбінований.

Принцип керування за збуренням.

Основною підставою, що відхиляє керовану величину від закону керування, є збурюючі фактори. У зв’язку з цим виникає наступна ідея: для компенсації шкідливого впливу будь-якого збурення необхідно виміряти це збурення і в залежності від результатів виміру здійснити керуючий вплив на об’єкт з метою забезпечення закону керування. Якщо збурюючий фактор викликає збільшення керованої величини, то регулятор повинен створити керуючий вплив, направлений на зменшення керованої величини. Ця ідея і лежить в основі принципу керування за збуренням.

Розглянутий принцип керування є простий, але йому властиві суттєві недоліки. У системах є багато різноманітних збурень. Щоб отримати високоточну САК, необхідно вводити велику кількість компенсуючих зв’язків, що суттєво ускладнює систему. Для компенсації впливу того чи іншого збурення необхідно виконувати певну умову, тобто певним чином налагоджувати систему. Під час експлуатації відбуваються зміни і умова, за якою налагоджувалась система, змінюється, тобто система потребує періодичного підлагодження.

Принцип керування за відхиленням.

Основна задача будь-якої САК полягає у виконанні рівності:

y(t)=g(t), (2.1.)

де y(t) – функція, що описує зміну в часі керованої величини;

g(t) – функція, що представляє закон керування.

Якість роботи САК характеризується величиною

x(t)=g(t)-y(t), (2.2.)

що визначає похибку САК, або відхилення.

Ідея, що лежить в основі принципу керування за відхиленням полягає в тому, щоб визначити похибку, або відхилення x(t) і в залежності від величини чи знаку цієї похибки здійснити керуючий вплив на об’єкт керування, який зменшує відхилення до нуля, тобто забезпечує зміну керованої величини за заданим законом керування.

САК, яка реалізує принцип керування за відхиленням, обов’язково містить від’ємний зворотний зв’язок. Наявність зворотного зв’язку приводить до утворення замкненого контуру передачі сигналів. Такі САК називаються замкненими системами.

Отож, принцип керування за відхиленням – це такий принцип, при якому шкідлива дія збурюючих факторів ліквідовується введенням в систему компенсуючого впливу за допомогою від’ємного зворотного зв’язку. При цьому ні одне збурення не вимірюється, а вимірюється похибка, або відхилення керованої величини.

До недоліків принципу керування за відхиленням слід віднести наступне: принцип керування має внутрішнє протиріччя: перш ніж ліквідувати відхилення, треба допустити його виникнення; замкнені системи мають нахил до коливань, розрахунок їх складніший.

Ці два недоліки є відсутні в САК з принципом керування за збуренням і навпаки.

Комбінований принцип керування об’єднує принципи керування за відхиленням і за збуренням. При цьому вплив основного збурюючого фактора ліквідується за принципом керування за збуренням, а решта – введенням від’ємного зворотного зв’язку.