5.2 Управление по отклонению (принцип обратной связи)

Этот принцип является одним из наиболее ранних и широко распространенных принципов управления. В соответствии с ним управляющее воздействие v(t) вырабатывается в автоматическом устройстве как функция отклонения (t) регулируемой величины y(t) от заданного значения g(t)

v = (), (5.2)

(t) = g(t) – y(t).

Рис. 5.2. Схема управления по отклонению

Использование информации с выхода объекта управления для формирования управляющего воздействия называется обратной связью. Поскольку знак рассогласования (t) противоположен знаку (t) такая обратная связь называется отрицательной. На рис. 5.2 эта связь показана стрелкой, направленной с выхода ОУ на вход АУ, а кружком, разделенным на секторы, показан сумматор. Стрелки, подходящие к секторам, обозначают слагаемые, стрелка, отходящая от одного из секторов – сумму. Слагаемые, вводимые в сумматор с обратным знаком (вычитаемые), отмечаются знаком «–» у вершины стрелки.

Достоинством принципа обратной связи является его высокая точность. Почти всегда можно отыскать такую функцию (5.2), которая обеспечит достаточно точное совпадение выходной величины с заданным значением (аргументами  могут быть также производные или интегралы  по времени).

В то же время управление по отклонению обладает и серьезным принципиальным недостатком. Он проявляется в том, что управление всегда “немного запаздывает”. В системах, построенных на этом принципе, выходная величина сначала должна отклониться от задания, а уже потом регулятор приведет ее к нужному значению.

5.3 Управление по возмущению (принцип компенсации)

Для устранения указанного недостатка предложен принцип компенсации (рис. 5.3), при котором управляющее воздействие v(t) вырабатывается АУ по информации об отклонении f(t) текущего значения возмущения f(t) от его базового значения f^*(t)

v =  (f) , (5.3)

f(t) = f^*(t) – f(t) .

Рис. 5.3. Схема управления по возмущению

Другими словами, управление вырабатывается в функции возмущения так, чтобы действие последнего на систему компенсировалось («упреждающее управление»).

Системы регулирования по возмущению обычно отличаются от систем с обратной связью большей устойчивостью и быстродействием.

Недостатки же принципа компенсации связаны с трудностями, которые возникают при измерении большинства возмущений, и, как следствие, с невозможностью их учета в полном объеме.

Важно отметить, что для реализации управления по возмущению необходимо располагать математической моделью объекта, т.е. зависимостями, связывающими выходную величину с возмущениями и с управляющим воздействием, отсутствие которых зачастую ограничивает применение данного принципа.

Для объединения достоинств двух последних принципов их реализуют одновременно. В комбинированных системах имеется два канала регулирования: канал регулирования по отклонению и канал регулирования по возмущению (рис. 5.5). В каждом канале имеется свой регулятор. Естественно, конструкция комбинированных систем сложнее, а стоимость выше.

Рис. 5.5. Комбинированная система управления