Основы теории автоматического управления Введение

Функционирование любой автоматической системы, будь то станок-автомат, промышленный робот, гибкая производственная система или другая техника, неразрывно связано с управлением этими объектами. Под управлением понимают целенаправленное воздействие на объект управления с целью поддержания или улучшения его функционирования.

Р азвитие техники автоматического управления связано с проблемой замены человека в различных звеньях управления техническими объектами. Наука об управлении техническими системами называется технической кибернетикой. Техническая кибернетика включает ряд разделов и одним из разделов является теория автоматического управления (рис. 1).

Задачи управления различны и их сложность определяет сложность применяемых систем управления. Управление может осуществляться вручную и автоматически. Для автоматического управления предназначены системы автоматического управления.

Автоматическое управление – автоматическое осуществление совокупности воздействий на объект управления, выбранных из множества возможных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления.

Частной задачей автоматического управления является автоматическое регулирование. Автоматическое регулирование – поддержание постоянной или изменение по заданному закону некоторой величины, характеризующей процесс, осуществляемое при помощи измерения состояния объекта или действующих на него возмущений и воздействия на объект.

Автоматическое управление является более широким понятием по сравнению с автоматическим регулированием и предусматривает дополнительно оптимальное и адаптивное управление (рис. 2). Таким образом, автоматическое регулирование можно рассматривать как базовый метод управления с целью обеспечения заданного значения управляемой величины на выходе объекта управления. Основой систем автоматического управления являются системы автоматического регулирования, которые и будут в дальнейшем рассматриваться в первую очередь.

Управление осуществляется некоторым объектом с целью получения необходимого результата (рис. 3). Этот результат является выходом объекта. Для изменения результата на вход управления объекта подаются управляющие воздействия, которые изменяют состояние объекта управления. Управляющие воздействия формируются устройством управления на основе цели управления и некоторой информации (в том числе информации о результате управления).

Теория автоматического управления включает аналитические модели и методы, позволяющие описать и исследовать реальные технические автоматические системы с целью определения их поведения в автоматическом режиме работы и создания систем с требуемыми свойствами. Теория автоматического управления решает задачи аналитического описания автоматических систем, их анализа и синтеза.