устройство по заложенной в него программе вычисляет оптимальное управление и. Оптимальные системы могут быть как разомкнутыми, так и замкнутыми.

Адаптивные системы. В реальных условиях внешние воз-мущ,ения иногда приводят к изменению не только координат, но и параметров системы (коэффициентов уравнений), причем в таких системах, как баллистические ракеты, изменения параметров существенны. Изменения параметров, вышедшие за определенные границы, приводят не только к количественным ошибкам или к ухудшению других показателей качества системы, но зачастую и к полной потере ее работоспособности. Эти потери качества часто невозможно устранить, находясь в рамках первоначально принятого фундаментального принципа управления, это можно сделать лишь путем изменения параметров (а иногда и структуры) системы так, чтобы приблизить математическое описание претерпевшей изменения системы к ее исходной модели настолько, чтобы сохранить работоспособность первоначально принятого фундаментального принципа управления.

Системы, автоматически изменяющие значение своих параметров или структур при непредвиденных изменениях внешних условий на основании анализа состояния или поведения системы так, чтобы сохранялось заданное качество ее работы, называют адаптивными системами (от лат. adaptio - приспособление). Термин заимствован из биологии, где адаптацией называют приспособление организма к изменяющейся среде с целью сохранения жизнедеятельности. Но в теории управления (так как любая автоматическая система в каком-то смысле приспосабливается к изменениям среды) понятие адаптации умышленно сужено: к ней относят лишь такие виды приспособления, которые осуществляются путем изменения управляющим устройством параметров или структуры системы по данным анализа ее работы.

Адаптивные системы с изменением значений параметров иногда называют самонастраивающимися, а системы с изменением структуры и алгоритма управления - самоорганизующимися.

Обычно адаптивная система содержит в качестве ядра схему, реализующую один из фундаментальных принципов управления, а контур адаптации пристраивают к ней как вторичный, осуществляющий коррекцию параметров. Контур адаптации, обычно состоящий из устройства измерения ИУ, вычисления ВУ и управления УУ, может быть разомкнут

-(g)*

ч8н р

(рис. 1.11, а), если ) на его вход подается только входное воздействие, или замкнут (рис. 1.11, б), если он реагирует также и на выход системы. Контур са- S) монастройки воздействует на блок настройки параметров БНП, который может

быть включен не

только последова-

тельно, как пока- Рис. !.!!

зано на рисунке, но

и любым другим способом, например в цепь обратной связи.

Вычисление воздействий для коррекции параметров - весьма сложная математическая задача, поэтому в составе адаптивных систем используют различные моделирующие, счетно-решающие устройства и даже вычислительные машины. Способы адаптации и соответствующие им схемы различаются главным образом алгоритмами и реализующими их программами ЭВМ, Более детальное описание адаптивных систем приводится в гл. 10.

§ 1.4. Об основных законах регулирования

Законом регулирования называют математическую зависимость, в соответствии с которой управляющее воздействие на объект вырабатывалось бы безынерционным управляющим устройством.

В технике используют довольно много различных законов регулирования, которые тесно связаны с конструкцией управляющего устройства, и одним из распространенных видов классификации регуляторов является классификация по законам управления.

Многие из законов регулирования, реализуемых различными регуляторами релейного, импульсного действия, экстремальными ИТ. п., рассматриваются далее в процессе изложения теории. Здесь ограничимся упоминанием о наиболее рас-

пространенных законах, реализуемых линейными регуляторами по отклонению непрерывного действия. В этих простейших законах управляющее воздействие линейно зависит от отклонения, его интеграла и первой производной по времени. При описании законов наиболее удобно использовать безразмерные относительные переменные е = 1.х1х. ц == uIuq, где и Ыр - базовые значения (например, соответствующие номинальному режиму объекта).

Пропорциональный закон (обозначаемый П): ц = кв.

Регулятор, осуществляющий этот закон, называют пропорциональным. Постояннук) ftp называют коэффициентом передачи (усиления) регулятора, обратную величину - статизмом регулятора. С возрастанием статизма регулятора возрастает и статизм регулирования. Интегральный закон (И):

edl или d[i/dt = е/Т.

Постоянная Т имеет размерность времени, и ее называют постоянной времени интегрирования. Интегральный регулятор - астатический, и именно с его помощью осуществляется рассмотренная выше простейшая схема астатического регулирования. Пропорционально-интегральный закон (ПИ):

\=k(e + ±Edt .

Иногда его называют пропорциональным законом с интегральной коррекцией. Регулятор ПИ также обеспечивает астатическое регулирование. В этом можно убедиться, представив уравнение в виде d[ii/dt = kp (de/dt + е/Т).

В состоянии равновесия при постоянных воздействиях должно быть d[i/dt - 0; de/dt = О, откуда равновесие может иметь место лишь при е = 0. Пропорционально-интегрально-дифференциальный закон (ПИД):

sdi + Tj-

Постоянные Г и Гр соответственно называют постоянными времени интегрирования и дифференцирования. Регулятор ПИД так же обеспечивает астатическое регулирование. Производную dddt вводят в закон регулирования для повышения качества процесса регулирования.