§ 2.3. Системы с переменной структурой

Большие дополнительные возможности улучшения процессов регулирования дает нелинейное управление работой объекта путем изменения структуры регулятора в зависимости от размеров и знаков входных величин, поступающих в регулятор от измерительного устройства.

При этом могут использоваться комбинации линейных законов регулирования. Например, если известно, что при одном линейном законе регулирования получается быстрое начальное изменение регулируемой величины, но с большими последующими колебаниями (кривая 2, рис. 2.9), а при другом линейном законе регулирования — медленное изменение, но плавный подход к новому установившемуся режиму (кривая 2, рис. 2.9), то можно, включив сначала первый закон, переключить затем систему на второй закон в некоторой точке А, когда отклонение х достигнет определенного значения . В результате процесс регулирования изобразится кривой 3 (рис. 2.9), объединяющей оба качества — быстроту и плавность процесса.

Для осуществления этого необходимо иметь в системе переключающее устройство, срабатывающее в данном случае при (рис. 2.10).

Если в такой системе с переменной структурой все звенья линейные, то за счет указанного переключения, происходящего автоматически в процессе регулирования, система становится нелинейной. Это можно сравнить с тем, как получается нелинейная статическая характеристика из отрезков прямых линий (см., например, рис. 1.10, д). Но здесь имеет место нелинейная динамическая характеристика, составляемая из последовательности разных линейных дифференциальных уравнений, соответствующих первому и второму законам регулирования.

Рис. 2.9.

Рис. 2.10.

В общем случае срабатывание переключающего устройства в системе с переменной структурой может происходить от нескольких входных величин. При этом кроме основной нелинейности, возникающей за счет переключения структуры, дополнительно могут иметься какие-либо нелинейные свойства в отдельных других звеньях регулятора или объекта.