Система керування

Система керування (англ. control system) — систематизований набір засобів впливу на підконтрольний об'єкт для досягнення цим об'єктом певної мети. Об'єктом системи керування можуть бути як технічні об'єкти так і люди. Об'єкт системи керування може складатися з інших об'єктів, які можуть мати постійну структуру взаємозв'язків.

Системи керування за участю людей як об'єктів управління часто називають системами менеджменту.

Технічна система керування — пристрій або набір пристроїв для маніпулювання поведінкою інших пристроїв або систем.

Об'єктом керування може бути будь-яка динамічна система чи її модель. Стан об'єкта характеризується деякими кількісними величинами, що змінюються в часі, тобто змінними стану. В технологічних процесах у ролі таких змінних може виступати температура, густина, в'язкість сировини або механічні переміщення (кутові або лінійні) і їхня швидкість, електричні змінні, температура технологічного обладнання, у бізнес-процесах — курс цінних паперів тощо. Аналіз і синтез систем керування проводиться методами спеціального розділу математики — теорії керування.

Системи керування поділяють на два великі класи:

Автоматизовані системи управління (АСУ) — працюють за участю людини в контурі керування;
Системи автоматичного керування (САК) — працюють без участі людини в контурі керування.

Класифікація систем автоматичного керування

Система автоматичного керування, як правило, складається з двох основних елементів - об'єкта керування і керуючого пристрою.

За метою керування

Системи автоматичного регулювання (за DIN 19226)

Система автоматичної стабілізації. Вихідне значення підтримується на постійному рівні (задане значення — константа). Відхилення виникають за рахунок збурень і при запуску системи.
Система програмного регулювання. Задані значення змінюються за заздалегідь заданим програмою законом f(t). Поряд з похибками, що зустрічаються в системах автоматичного регулювання, тут також мають місце похибки від інерційності регулятора. Відомо три підвиди програмного керування:

Керування за переміщенням. При керуванні за переміщенням сигнал керування подається від програмного пристрою, вихідні величини якого залежать від переміщення або положення рухомих частин керованої установки.

Послідовне керування. В такій системі програма послідовного виконання дій зберігається в генераторі програми, який здійснює її покрокове виконання відповідно до стану керованої системи. Ця програма може або безперервно вводитися або ж зчитуватися з перфокарт, магнітних стрічок чи інших елементів зберігання інформації.

Керування за часом. При керуванні за часом задаючі величини поступають від програмного пристрою, оснащеного генератором часу. Таким чином, характерною ознакою системи керування за часом є генерація керуючих дій, що задаються програмним пристроєм, у часі. Як генератор програми може використовуватися: кулачковий вал, копір, перфострічка, електронний контролер.

Слідкуюча система керування. Вхідний вплив невідомий наперед. Він визначається тільки в процесі функціонування системи. Похибки дуже сильно залежать від виду функції f(t).

Системи екстремального регулювання

Здатні підтримувати екстремальне значення деякого пароаметра (наприклад мінімальне або максимальне), що характеризує якість функціонування об'єкта. Критерієм якості, який зазвичай називають цільової функцією,показником екстремумуабоекстремальною характеристикою, може бути або безпосередньо вимірювана фізична величина (наприклад, температура, струм, напруга, вологість, тиск), або ККД, продуктивність та ін.

Адаптивні системи автоматичного керування

Служать для забезпечення бажаної якості процесу при широкому діапазоні характеристик зміни об'єктів керування і збурень.

За видом руху інформації в керуючому пристрої

Замкнуті САК

У замкнутих системах автоматичного регулювання керуючий вплив формується в безпосередній залежності від керованої величини. Зв'язок входу системи з його виходом називається зворотним зв'язком. Сигнал зворотного зв'язку віднімається від задаючого впливу. Такий зворотний зв'язок називається від'ємним.

Розімкнені САК

Сутність принципу розімкнутого управління полягає в жорстко заданій програмі керування. Тобто керування здійснюється «наосліп», без контролю результату, ґрунтуючись лише на закладеній в САУ моделі керованого об'єкта. Приклади таких систем: таймер, блок керування світлофора, автоматична система поливу газону, автоматична пральна машина і т.п.

У свою чергу розрізняють:

Розімкнені за задаючим впливом
Розімкнені за збурюючим впливом

За формою представлення інформації (DIN 19237)

Аналогове керування. При цьому виді керування обробляються аналогові сигнали. Їх обробка здійснюється безперервно функціональними елементами системи.
Цифрове (дискретне) керування. При цьому виді керування обробляються цифрові сигнали. Інформація представляється у цифровій формі. Функціональними елементами є лічильники, регістри, елементи пам'яті, лічильні пристрої і т.д.
Двійкове керування. При цьому виді керування обробляються двійкові сигнали, які не є складовою частиною інформації, представленою у цифровій формі.

За видом обробки сигналів (DIN 19237)

Синхронне керування. Керування, при якому обробка сигналів синхронізована з тактовим імпульсом.
Асинхронне керування. Керування, здійснюване без тактових імпульсів, при якому зміна вихідних сигналів відбувається тільки за рахунок перемикання вхідних сигналів.
Логічне керування. Керування, при якому поле значень вхідних сигналів формує певне поле значень вихідних сигналів на основі зв'язків, виражених в термінах Булевої алгебри.
Послідовне керування. Керування з примусовим покроковим процесом, при якому перемикання програми від кроку до кроку залежить від певних умов, виконуваних у ході процесу. Алгоритм програми такого керування може мати переходи, петлі, розгалуження і т.д. Послідовне керування поділяється на дві підгрупи:

Послідовне керування за часом та керування, при якому умови перемикання залежать тільки від часу. Для здійснення цього виду керування використовуються реле часу, лічильники часу або задаючі вали з постійною швидкістю обертання.
Послідовне керування за станом процесу. Послідовне керування, при якому умова подальшого перемикання залежить тільки від сигналів, що поступають від керованої системи.

Див. також

Це незавершена стаття з науки.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.