Учебно-методический комплекс по дисциплине «Теоретические основы автоматизированного управления», страница 30

Принцип управления по возмущению (или принцип компенсации) предложен французским инженером Ж.Понселе в 1830г. и носит его имя. Преимущество принципа компенсации состоит в том, что влияние внешних возмущающих воздействий может быть устранено до того, как произойдет отклонение управляемой переменной от заданной величины.

Это также схема разомкнутого управления. Управляющее устройство формирует управляющие воздействия u_j(t), объединенные в вектор u(t), в соответствии с заданной программой х₀(t) и с учетом изменений внешних возмущающих воздействий. В результате управляющее воздействие u(t) позволяет компенсировать влияние q(t) на изменение управляемой переменной x(t) и обеспечивает выполнение заданного алгоритма функционирования системы с необходимой точностью. Принцип управления по возмущению реализован, например, в системе кондиционирования, режимы работы которой выбираются в соответствии с изменениями температуры вне помещения. Этот же принцип используется в обычной системе демодуляции частотно модулированных сигналов при достаточно большом отношении сигнал/шум.

Рис. 1.2.

Особенностью принципа управления по возмущению является то, что он обеспечивает полную компенсацию воздействий внешней среды только в том случае, когда в управляющее устройство поступает полная информация об изменениях возмущающих воздействий. Очевидно, что при появлении неконтролируемых влияющих факторов (как внешних, так и внутренних) нельзя погрешность управления свести к нулю. Так, в приведенном примере система кондиционирования не учитывает изменение температуры в помещении, вызванное, например, появлением в нем дополнительного источника тепловой энергии.

Принцип управления по отклонению. Функциональная схема автоматической системы, построенной на основе принципа управления по отклонению, показана на рисунке 1.3. Введение обратной связи создает систему, которая слабо реагирует на возмущающие воздействия и подчиняется главным образом управляющему воздействию, т.е. замкнутая система управления по существу представляет собой фильтр, который достаточно точно передает управляющее воздействие и подавляет возмущающие воздействия.

Сигнал, который поступает с выхода системы на ее вход, называют сигналом главной обратной связи, а разность между входным сигналом и сигналом главной обратной связи - сигналом  рассогласования (погрешности).

Текущие значения части фазовых переменных состояния объекта управления автоматически измеряет измерительное устройство (ИУ). Выходные сигналы ИУ y_j(t), объединенные в вектор y(t), поступают в УУ. Алгоритм управления формируется при возникновении рассогласования междутекущими значениями вектора y(t) и заданного закона его изменения y₀(t):

.

Рис. 1.3.

Величина управляющего воздействия u(t) формируется только при возникновении сигнала рассогласования e(t) пропорционально его величине:

.

Для измерения отклонения e(t) в схему введена обратная связь, направление сигнала в которой противоположно направлению сигнала управляющего воздействия u(t) на объект управления. Наличие дополнительной цепи обратной связи образует замкнутую цепь прохождения сигналов, или замкнутый контур управления. Поэтому рассматриваемый принцип также называют принципом управления по замкнутому контуру.

Преимуществом принципа управления по отклонению является то, что управляющее воздействие формируется независимо от того, какая причина вызвала отклонение управляемой величины. В таком случае нет необходимости анализировать возмущающие воздействия и выяснять, какое из них привело к отклонению. Этот принцип управления действует в живой природе, экономике, экологии и т. п. Примером системы управления по отклонению является генератор частотно модулированных сигналов с обратной связью по частоте.

Недостатком управления по отклонению является то, что управляющее воздействие формируется только после того, как возникнет отклонение e(t) режима работы объекта управления от заданного. Поэтому системы автоматического управления (САУ), реализующие этот принцип, обладают большей инерционностью по сравнению с системами управления по возмущению.