Управление и регулирование Основные понятия

Управление и регулирование d d Объект управления описывается множеством переменных X = {x 1 ;x 2 ;…x n } Состояние объекта: контролируется путем измерения переменных Y = {y 1 ;y 2 ;…y l } Y X F U возмущающих воздействий F = {f 1 ;f 2 ;…f k } зависит от: управляющих воздействий U = {u 1 ;u 2 ;…u m }

Управление и регулирование Для управления объектом требуется знать: для чего нужно им управлять (цель управления) выработка продукта с заданными (наилучшими) характеристиками перемещение из одной точки в другую за заданное (минимальное) время обеспечение оптимальной и безопасной работы оборудования и т.д. и т.п… Модель объекта связывает его внутренние переменные X c входными воздействиями U, F и измеряемыми величинами Y если приоткрыть кран с горячей водой, температура будет повышаться и выходной сигнал термопары увеличится dX/dt = F 1 (X,U,F), Y =F 2 (X,U,F) как можно им управлять (модель объекта управления)

Цель управления позволяет определить желаемое состояние объекта в любой момент времени, т.е. осуществить планирование (программирование) Управление и регулирование Планирование Цель управления X желаемое (t) Планирование может осуществляться вручную или автоматически (в последнем случае цель управления формализуется в виде некоторого функционала). Желаемое состояние объекта может быть представлено желаемым состоянием его выходных величин Y желаемое (t). Оно может быть неизменным или изменяться по определенной программе.

Модель объекта управления позволяет построить регулятор, который будет определять управляющие воздействия U(t) на основе переработки информации о желаемом (заданном)состоянии объекта или его выходов; текущем значении выходных величин объекта; текущем значении возмущений (если они измеряются). Управление и регулирование Регулятор X(Y) зад YFU

Таким образом: Управление = планирование + регулирование Управление и регулирование d d Объект управления Регулятор Планирование F YUX(Y) зад ЦУ Регулирование X

С другой стороны: под регулированием обычно понимают стабилизацию или воспроизведение непрерывных величин (уровень, давление и т.д.). Системы управления дискретными операциями называют системами программно-логического управления; в большей части теория управления не занимается вопросами планирования. Считается, что желаемое состояние объекта в любой момент времени известно (определено на более высоком уровне управления). Это не касается «продвинутых» разделов теории, таких, например, как оптимальные и адаптивные системы. Управление и регулирование

по способу управления (на основе каких сигналов формируется управление) Классификация систем автоматического регулирования САР Разомкнутые С управлением по заданию С управлением по возмущению Замкнутые С управлением по отклонению Комбинированные

разомкнутая САР с управлением по заданию Классификация систем автоматического регулирования d d Объект управления Регулятор U способ может применяться только в случае, если поведение объекта определяется в основном управляющим воздействием и мало зависит от возмущений

Классификация систем автоматического регулирования разомкнутая САР с управлением по возмущению d d Объект управления Регулятор U F способ применяется, если поведение объекта определяется одним или несколькими возмущающими воздействиями, значения которых можно измерить.

Классификация систем автоматического регулирования замкнутая САР с управлением отклонению Универсальный способ. Недостаток: регулятор реагирует на уже имеющиеся отклонения Регулятор U Y d d Объект управления Y зад F Р Р ОУ Y UE - F E = Y зад - Y – отклонение, ошибка регулирования

Классификация систем автоматического регулирования замкнутая комбинированная САР Регулятор U Y d d Объект управления Y зад F Р Р ОУ Y UE - F Управление по возмущению в таких системах по существу – их компенсация

Классификация систем автоматического регулирования по виду задания САР Системы стабилизации Системы воспроизведения Системы программного управления Следящие системы Задание изменяется по известной программе Задание постоянно Задание заранее неизвестно

Классификация систем автоматического регулирования по виду используемых сигналов САР Непрерывные Дискретные Релейные Импульсные Цифровые Квантование по уровню и времени Квантование по времени Квантование по уровню

Классификация систем автоматического регулирования по виду математической зависимости выхода от входа САР Линейные Нелинейные x1x1 k1k1 k2k2 Y = KX Y = k 1 (Kx 1 ) +k 2 (Kx 2 ) x2x2 Y k1k1 k2k2 Y = X 2 Y = (k 1 x 1 +k 2 x 2 ) 2 = k 1 2 x k 1 k 2 x 1 x 2 +k 2 2 x 2 2 k 1 x 1 2 +k 2 x 2 2 x1x1 x2x2 Y Применим принцип суперпозиции Неприменим принцип суперпозиции

Классификация систем автоматического регулирования по количеству регулируемых величин САР Одномерные Многомерные Несвязного регулирования Связного регулирования u ОУ Р y y зад - u1u1 Р1Р1 y1y1 y 1 зад - u2u2 Р2Р2 y2y2 -ОУ y1y1 y2y2 u1u1 y 1 зад - u2u2 -ОУ Р

Классификация систем автоматического регулирования по постоянству параметров (математического описания) САР Стационарные Нестационарные Параметры зависят от времени (режима работы) Параметры не зависят от времени (режима работы) dh/dt = (Q пр -Q ст )/S, S = const dh/dt = (Q пр -Q ст )/S, S = S(h) Q ст h S Q пр Q ст Q пр h S