Замкнутой САУ называют систему, в которой процесс управления ОУ зависит от результата управления.

Системы, которые непосредственно не используют конечные результаты управления объектом, называют разомкнутыми. Следовательно, САУ, построенные с использованием принципа управления по возмущению являются разомкнутыми.

Рассмотрим особенности замкнутых САУ.

Объект управления характеризуется уравнением вида

.

При отсутствии управления при изменении возмущающего воздействия на ОУ на его выходе появляется отклонение управляемого сигнала от требуемого значения. Это отклонения является ошибкой управления при отсутствии обратной связи, то есть в разомкнутой системе. Его величина определяется как

.

Канал измерения сигнала обратной связи может быть представлен выражением вида:

.

Элемент сравнения сигналов представляется выражением вида

.

Управляющее воздействие на объект может быть представлено как

.

С учетом этих уравнений сигнал на выходе объекта управления определяется как

.

Решая это уравнение относительно управляемой координаты ОУ получаем, что

.

Учитывая, что , получаем

.

где – заданное значение управляемой координаты,

— ошибка управления в замкнутой САУ.

– суммарный коэффициент передачи замкнутого контура управления.

Очевидно, что при достаточно большом коэффициенте передачи замкнутого контура управления ошибка управления в замкнутой системе будет много меньше, чем в разомкнутой. То есть справедливо соотношение

.

Статические характеристики разомкнутой и замкнутой САУ представлены на рис. 6.

Полученное выражение является базовым для определения свойств и параметров замкнутой САУ. Действительно, если известен суммарный коэффициент усиления замкнутой САУ и ее свойства ОУ, т возможно определение ошибки в замкнутой системе. И наоборот, если задана величина ошибки САУ, возможно определение требуемого суммарного коэффициента передачи с помощью следующего неравенства:

.

Рис. 6. Статические характеристики с САУ с обратной связью.

Очевидно, что при воздействии на объект нескольких возмущающих факторов, свойства уменьшения ошибки управления сохраняются. Действительно, если ОУ представляется выражением вида

,

сигнал на выходе объекта определяется как

.

Поскольку , то есть это является ошибкой разомкнутой САУ относительно выбранного возмущающего фактора, то выходная координаты ОУ определяется как

.

Следовательно, суммарная ошибка управления в замкнутой САУ определяется как:

.

Преимущества такого способа управления:

· Большая гибкость и приспособляемость к различным условиям эксплуатации САУ.

· Возможность уменьшения влияния любых внешних возмущений на объект управления.

· Малая чувствительность к изменению параметров регулятора и объекта управления.

Недостатки:

· Невозможность полного устранения влияния возмущающих воздействий на величину вектора выходных состояний объекта управления.

· Возникновение проблем с устойчивостью САУ при попытках увеличения коэффициента усиления системы.

2.3. Комбинированный принцип управления.

Совместное использование принципов управления по возмущению и отклонению называется принципом комбинированного управления. В использующих такой принцип управления САУ принцип управления по отклонению реализуется с помощью обратной связи, а принцип управления по возмущению — с помощью компенсирующих связей. Структура такой системы представлена на рис. 7.

Рис. 7. Структура САУ, построенной на базе комбинированного принципа управления.

При использовании принципа комбинированного управления управляющее воздействие на ОУ определяется как

.

Рассмотрим основные особенности работы такой САУ. Если на ОУ действует несколько возмущений , то уравнение объекта принимает вид:

.

С учетом действия САУ сигнал на выходе объекта управления определяется как:

.

где – коэффициент передачи ИП.

Решая этого уравнение относительно управляемой координаты, получаем

,

где – суммарный коэффициент передачи замкнутого контура управления.

При оптимальной настройке компенсационной связи . Тогда получаем, что

,

где – ошибка разомкнутой САУ относительно выбранного возмущающего воздействия.

При отклонении значения коэффициента компенсационной связи от оптимального на величину получаем, что управляемая координата определяется как:

.

Преимущества такого способа управления:

· Полная компенсация ошибок управления, вызываемых основными возмущающими факторами.

· Уменьшение ошибок управления, вызываемых неизмеряемыми возмущающими факторами.

· Меньшая чувствительность к изменению параметров по сравнению с разомкнутыми САУ.

· Менее жесткие требования на величину коэффициента передачи замкнутой САУ, что снижает проблему обеспечения устойчивости системы.

Недостатки:

· Конструктивная сложность САУ, связанная с наличием большого числа каналов управления.

· Сложность настройки САУ, обусловленная теми же причинами.

Вопросы.

1. Какие принципы управления вам известны?

2. Какая САУ называется замкнутой?

3. Какие особенности присущи разомкнутым системам автоматического управления?

4. В чем состоит сущность принципа управления по возмущению?

5. Как определить параметры компенсирующей связи?

6. Основные преимущества и недостатки САУ, построенных на базе принципа управления по возмущению?

7. В чем заключается сущность принципа управления по отклонению?

8. Что называется ошибкой разомкнутой САУ?

9. Для каких целей используется обратная связь в САУ? Какие виды обратных связей вам известны?

10. Как определить параметры замкнутой системы по ее характеристикам в разомкнутом состоянии?

11. Что называется суммарным коэффициентом усиления САУ?

12. Какие основные преимущества и недостатки замкнутых систем вам известны?