По принципу управления.

В зависимости от конфигурации цепи воздействий различают три вида систем управления: с разомкнутой цепью воздействий, с замкнутой цепью и комбинированные.

а) В автоматической системе управления с разомкнутой цепью воздействий (кратко – разомкнутая система) входными воздействиями управляющего устройства являются только внешние (задающие и возмущающие) воздействия, т.е. в них не осуществляется контроль управляемой величины.

Разомкнутые системы можно разделить в свою очередь на два класса: системы, осуществляющие управление в соответствии с изменением только задающего воздействия (рис. а) и системы, управляющие при изменении возмущения (рис. б).

Алгоритм управления разомкнутой системы первого типа имеет вид:

Чаще всего оператор А_у устанавливает пропорциональную связь между задающим воздействием х_з(t) и управляющим воздействием y(t), а сама система в этом случае осуществляет программное управление.

Системы первого типа работают с достаточной эффективностью лишь при условии, если влияние возмущений на управляемую величину невелико и все элементы разомкнутой цепи обладают достаточно стабильными характеристиками.

Система управления по возмущению – это такая система, в которой для уменьшения отклонения управляемой величины от заданной измеряется возмущающее воздействие, обрабатывается по определенному алгоритму и накладывается на прежний управляющий сигнал.

В системах управления по возмущению управляющее воздействие зависит от возмущающего и задающего воздейст­вий:

причем в большинстве случаев оператор А_у может быть разделен на две не зависящие друг от друга составляющие:

Оператор А_з соответствует, как правило, простому пропорциональному преобразованию сигнала х_з(t), а оператор А_в может быть и более сложным, например, устанавливающим нелинейное соотношение между сигналами у_в(t) и z(t).

В большинстве случаев разомкнутые системы управления по возмущению выполняют функции стабилизации управляемой величины.

Преимущество разомкнутых систем управления по возмущению – их быстродействие: они компенсируют влияние возмущения еще до того, как оно появится на выходе объекта. Но применимы эти системы лишь в том случае, если на управляемую величину действует одно или два возмущения и есть возможность измерения этих возмущений.

б) В автоматической системе с замкнутой цепью воздействий (кратко – замкнутая система), на вход управляющего устройства поступают как внутреннее (контрольное) воздействие, так и внешнее (задающее).

Система управления по отклонению или замкнутая система – это такая система, в которой для уменьшения отклонения управляемой величины от заданной, измеряется данное отклонение, обрабатывается по определенному алгоритму управляющее воздействие.

Управляющее воздействие в замкнутой системе формируется в большинстве случаев в зависимости от величины и знака отклонения истинного значения управляемой величины от ее заданного значения:

где - сигнал ошибки (называемый также сигналом рассогласования).

В замкнутой системе контролируется непосредственно управляемая величина и тем самым при выработке управляющих воздействий учитывается действие всех возмущений, влияющих на управляемую величину. В этом заключается преимущество замкнутых систем. Но из-за наличия замкнутой цепи воздействий в этих системах могут возникать колебания, которые в некоторых случаях делают систему неработоспособной. Кроме того, сам принцип действия замкнутых систем (принцип управления по отклонению) допускает нежелательные изменения управляемой величины: вначале возмущение должно проявиться на выходе, система «почувствует» отклонение и лишь потом выработает управляющие воздействия, направленные на устранение отклонения. Такая «медлительность» снижает эффективность управления. Несмотря на наличие определенных недостатков, этот принцип широко применяют при создании автоматических систем.

Во всех замкнутых системах существуют обратные связи, которые подразделяются на жесткие обратные связи и гибкие обратные связи. Жесткие обратные связи – это такие связи, в которых обратный сигнал существует как в динамическом, так и в статическом режиме. Гибкие обратные связи – связи, в которых сигнал обратной связи существует только в динамическом режиме.

В комбинированных системах создают две цепи воздействий – по заданию и по возмущению, и управляющее воздействие формируется согласно оператору

Эффективность работы комбинированной системы управления всегда больше, чем у порознь функционирующих замкнутой или разомкнутой систем.

2. По управляющему воздействию (задающее воздействие).

В зависимости от характера изменения задающего воздействия во времени автоматические системы управления разделяются на три класса: стабилизирующие, программные и следящие системы.

а) Стабилизирующая автоматическая система управления (система стабилизации) – это система, алгоритм функционирования которой содержит предписание поддерживать значение управляемой величины постоянным:

Стабилизирующие системы самые распространенные в промышленной автоматике. Их применяют для стабилизации различных физических величин, характеризующих состояние технологических объектов.

б) Алгоритм функционирования программной автоматической системы содержит предписание изменять управляемую величину в соответствии с заранее заданной функцией времени f(t):

.

в) Следящая автоматическая система управления предназначена для изменения управляемой величины в соответствии с изменениями другой величины, которая действует на входе системы и закон изменения которой заранее не известен:

,

но f(t) заранее не известна.

Следящие системы используют обычно для дистанционного управления перемещением объектов в пространстве. Управляемой величиной в этом случае является либо расстояние (перемещаемого объекта) от какой-либо начальной точки, либо угол поворота (вращаемого объекта), отсчитываемый от начального положения. Следящие системы применяют также для дистанционной передачи показаний.

г) Самонастраивающиеся системы (адаптивные или экстремальные) U(t)=extr(U_i(t)), входной сигнал U(t) выбирается наилучшим из множества сигналов в соответствии с целью управления.

Наиболее часто принцип автоматического поиска применяют для управления объектами, характеристики которых имеют экстремальный характер. Целью управления является отыскание и поддержание управляющих воздействий, соответствующих экстремальному значению управляемой величины. Такие системы поиска называют экстремальными системами.

3. Свойства в установившемся режиме.

а) Статические системы - это такие системы, в которых при заданном воз­действии, которое стремится к постоянному, отклонение управляющей величины также стремится к постоянной величине, отличной от нуля.

б) Астатические системы - это такие системы, в которых отклонение управляющей величины при любом постоянном задающем воздействии стремится к нулю.