ГЛАВА ПЕРВАЯ. ВВОДНАЯ
1-1. О КЛАССИФИКАЦИИ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Системы автоматического управления, применяемые в современной технике, весьма разнообразны. Быстрое расширение функционального назначения автоматических систем, ставшее возможным, в частности, благодаря внедрению электронных управляющих машин, увеличивает число реализуемых классов систем. B этих условиях дать законченную подробную классификацию систем автоматичеокрго управления практически невозможно. Классификации, с успехом применявшиеся в недавнем прошлом, становятся в настоящее время слишком узкими, не охватывающими «овых разрабатываемых принципов управления и практически реализуемых классов систем.
Тем не менее как разработка и изложение теории автоматического управления, так и освоение техники автоматического управления требуют применения терминологии основных понятий автоматики и классификации автоматических систем. В последнее время в этом направлении прилагаются определенные усилия, о чем свидетельствует, в частности, работа первого международного конгресса ИФАК по автоматическому управлению [Л. 1-1].
Всякая классификация основана на определенных классификационных признаках. С точки зрения общности классификации систем автоматического управления наиболее удобным классификационным признаком является используемая информация об управляемом процессе или системе.
Информацией называется любая совокупность сведений, первичным источником которых является опыт. Информация играет определяющую роль в процессах управления. Бесчисленные примеры из повседневной жизни и производственной деятельности убеждают нас в огромном значении информации в процессах неавтоматического и автоматического управления. Так, например, чтобы управлять автомобилем, необходимо зрение как источник информации об окружающей обстановке и состоянии машины. Чтобы управлять отраслью производства, необходимо непрерывное или дискретное поступление информации о текущем состоянии производства. Для регулирования напряжения генератора необходимо измерение этого напряжения и т. д. Средства получения информации являются обычно важнейшими звеньями систем управления.
Теория информации, развившаяся в последний период, ввела количественную меру информации. Строгое определение понятия количества информации приведено в заключительной части книги 
однако саму возможность количественной оценки информации целесообразно учитывать при начальном рассмотрении принципов 
построения различных классов автоматических систем.
При классификации систем автоматического управления следует различать два вида информации:
начальную или априорную информацию и рабочую информацию.
Необходимой начальной или априорной информацией назовем совокупность сведений об управляемом процессе и управляемой системе, необходимых для построения и функционирования данной системы автоматического управления рассматриваемым процессом и имеющихся в нашем распоряжении до начала функционирования системы.
Так, например, для построения и настройки обычного регулятора напряжения генератора, управляемого током возбуждения, необходимо в той или иной мере знать зависимость напряжения на зажимах генератора от тока возбуждения в установившихся и в переходных режимах. Необходимой начальной информацией здесь является уравнение генератора (или эквивалентные ему характеристики) как объекта регулирования. Необходимая начальная информация должна включать не только вид уравнения регулируемого объекта, но и числовые значения коэффициентов этого уравнения.
Аналогично для построения и применения обычного автопилота необходимо знание аэродинамических коэффициентов продольного и бокового движений самолета для всех режимов полета, на которых включается автопилот. Необходимой начальной информацией здесь будут сведения о статических и динамических свойствах управляемого объекта — самолета, выраженные в виде коэффициентов его уравнений.
Особенно большое количество начальной информации необходимо в том случае, когда требуется получить высокую точность управления в разомкнутой схеме программного управления. Пусть, например, рассматривается возможность посадки самолета посредством программного, заданного во времени движения рулей и сектора газа без измерения текущей высоты, отклонения от оси взлетно-посадочной полосы, угла тангажа и других координат (т. е. без использования рабочей информации). Очевидно, что для выполнения посадки подобным способом необходимо не только весьма точное определение (задание) начальной высоты, начального курса и отклонения от оси взлетно-посадочной полосы, но и точные сведения о характеристиках самолета, ветра и других факторах.
В приведенных примерах изменение свойств управляемых процессов не подвергается определению (измерению) в течение процесса управления. Поэтому для построения и применения таких систем автоматического управления необходимо детальное, точное знание характеристики управляемого процесса. Подобную начальную информацию мы будем называть полной. Наименование полная начальная информация характеризует не абсолютное количество необходимой априорной информации, которое для систем одинакового класса, но различной сложности и назначения может быть совершенно различным, а относительное количество. А именно: это название указывает на то, что для обеспечения заданной точности управления при всех прочих равных условиях в системе с полной начальной информацией количество этой информации выше, чем в системах всех других классов. Необходимость полной начальной информации присуща весьма широкому, наиболее старому и в наибольшей степени разработанному классу систем автоматического управления, именуемому в дальнейшем обыкновенными системами (рис. 1-1). Если необходимая для построения и функционирования системы управления совокупность начальных сведений об управляемом процессе составляет лишь некоторую часть полной информации, то необходимую начальную информацию будем называть неполной.
Системы с неполной необходимой начальной информацией образуют новый, быстро развивающийся класс систем, называемых самонастраивающимися системами (рис. 1-1). Очевидно, что деление необходимой начальной
(кликните для просмотра скана)
информации на полную, неполную и минимальную носит качественный характер. Однако такое деление достаточно для общей классификации систем автоматического управления.
Вторым основным классификационным признаком является рабочая информация. Рабочей информацией называется совокупность сведений о состоянии процесса, используемых в самом процессе управления. Сведения о состоянии управляемого процесса могут иметь вид значений координат этого процесса или его более общих характеристик. Рабочая информация «передается в виде сигналов — физических процессов; несущих информацию.
Физическая природа сигналов может быть разнообразной: электромагнитной, механической, тепловой, причем в системе управления может иметь место многократное преобразование вида энергии сигнала. Для пояснения понятия рабочей информации приведем конкретные (примеры.
В регуляторе напряжения генератора рабочей информацией служит отклонение этого напряжения от заданного значения. Заданное значение регулируемой величины в стабилизирующих системах автоматического регулирования (рис. 1-1), к которым относится регулятор напряжения, хранится в некотором запоминающем устройстве или эталоне. В угольном регуляторе напряжения таким устройством является пружина электромагнитного измерителя отклонений напряжения. В системе регулирования частоты переменного тока рабочей информацией служит отклонение частоты от значения, заданного кварцевым или камертонным генератором.
В автопилоте, стабилизирующем курс, тангаж и крен самолета, рабочей информацией будут отклонения курса, тангажа и крена от заданных значений и обычно производные от этих отклонений.
В системе автоматического управления воздушным движением в районе аэродрома главной частью рабочей информации являются координаты всех самолетов, находящихся в данном районе воздушного пространства.
Рассматривая классификацию систем автоматического управления на основе характеристик начальной и рабочей информаций, мы будем использовать весьма элементарные примеры, построенные на аналогии принципов автоматического управления с простейшими методами управления, осуществляемого человеком.
