§ 2.4. Системы с самонастройкой программы (экстремальные системы)

Раньше речь шла все время о таких системах регулирования, в которых требуемое значение регулируемой величины было заранее задано либо постоянным, либо изменяющимся по определенной программе во времени; в следящих системах оно задавалось извне во время работы системы.

В отличие от них экстремальными системами регулирования называются такие, которые сами ищут наивыгоднейшую программу, т. е. то значение регулируемой величины, которое нужно в данный момент выдерживать, чтобы режим работы регулируемого объекта был наивыгоднейшим. При этом имеется в виду уже не выбор закона регулирования, а автоматический поиск требуемого наивыгоднейшего значения регулируемой величины при изменяющихся внешних условиях работы объекта.

Рис. 2.11

Таким образом, на систему, называемую экстремальной, сверх обычной задачи автоматического выдерживания требуемого значения регулируемой величины, накладывается дополнительная задача автоматического поиска наивыгоднейшего значения требуемой регулируемой величины, т. е. самой программы регулирования.

Следовательно, в таких системах вместо программного устройства или задатчика ставится устройство автоматического поиска (рис. 2.11), которое производит анализ какой-нибудь характеристики объекта z и подает в регулятор требуемое значение регулируемой величины так, чтобы данная характеристика получила экстремальное (максимальное или минимальное) значение.

Например, характеристика может быть коэффициентом полезного действия регулируемого объекта (например, двигателя) или величиной расхода горючего в объекте. Тогда устройство автоматического поиска будет выдавать такое требуемое значение регулируемой величины (например, требуемой скорости вращения двигателя), которое дает, соответственно, максимум коэффициента полезного действия или минимум расхода горючего.

При этом как сама величина экстремума так и соответствующее ему значение могут существенно меняться в зависимости от внешних условий работы объекта, как показано на рис. 2.5. Устройство автоматического поиска должно всегда находить этот экстремум независимо от причин, вызывающих его смещение в процессе работы объекта.

В схеме на рис. 2.11 в целях наглядности функции автоматического поиска величины и измерения фактического значения регулируемой величины разделены. Чаще же система экстремального регулирования устраивается так, что обе эти функции объединены в одном приборе, в результате чего устройство автоматического поиска выдает не а непосредственна разностный сигнал на усилитель пропорциональный отклонению фактического значения регулируемой величины от требуемого для обеспечения экстремума той или иной характеристики регулируемого объекта (рис. 2.12).

Это не меняет общей сути дела.

Рис. 2.12.

Экстремальное регулирование может применяться, например, для поддержания наивыгоднейшей скорости полета, соответствующей минимуму расхода горючего на единицу длины пути. При этом будет достигнута и максимальная дальность полета при заданном запасе горючего.

Примерами экстремальных систем регулирования могут служить также: автоматическое поддержание максимальной скорости проходки скважины турбобуром при меняющихся свойствах грунта; автоматические системы управления различными производственными процессами, поддерживающие наивыгоднейший режим работы станков; управление энергетическими установками и системами, обеспечивающее автоматический поиск и поддержание экстремума эксплуатационных характеристик, и т. д.