1-5. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПО ДРУГИМ ПРИЗНАКАМ
Изложенная классификация построена на основе одного классификационного признака — начальной (априорной) и рабочей информации. Между тем существует множество других классификационных признаков, использование которых в теории и практике необходимо.
Для практики необходимо деление систем по их функциональному назначению. Так, например, существуют системы автоматического регулирования напряжения, скорости, давления, уровня, мощности и т. д.
Существует деление систем по виду используемой для управления энергии. Различают электрические, электронные, гидравлические, пневматические, механические, электрогидравлические и другие системы.
Для теории и практики важное значение имеет деление систем автоматического управления на непрерывные и дискретные. В непрерывных системах информация передается в виде непрерывных величин. В дискретных системах информация передается в виде величин, дискретных (квантованных) по времени или по уровню. Если имеет место только дискретность по времени, то соответствующие системы носят название импульсных.
Для теории автоматического управления важно деление систем на линейные и нелинейные, стационарные и нестационарные.
Линейными называются системы, достаточно точное математическое описание которых возможно с помощью линейных уравнений (алгебраических, дифференциальных, интегральных, разностных и т. д.). Основным свойством линейных систем, могущим служить в качестве другого их определения, является справедливость принципа суперпозиции — принципа одновременного независимого прохождения сигналов через линейные системы. Все другие системы нелинейны. В частности, нелинейны системы с дискретностью (квантованием) по уровню и важный вид этих систем — релейные системы.
Системы с неизменными во времени параметрами называются стационарными, системы с изменяющимися во времени параметрами — нестационарными. Линейные стационарные системы описываются линейными уравнениями с постоянными коэффициентами. Линейные нестационарные системы описываются линейными уравнениями с переменными коэффициентами. Разумеется, идеально линейные и идеально стационарные системы в действительности не существуют, но для многих систем соответствующие идеальные модели достаточно точны.
Чрезвычайно широким классом дискретных систем являются так называемые конечные автоматы. Конечным автоматом называется любая система, могущая под воздействием внешних сигналов и внутренних связей принимать конечное число дискретных состояний, смена которых подчинена определенным детерминированным или вероятностным правилам (алгоритмам). Конечным автоматом будет и простейшее реле и сложная цифровая вычислительная машина. Достаточно сложные конечные автоматы могут служить моделями
нервных сетей живых организмов. Теория конечных автоматов, быстро развивающаяся в последние годы, является одним из важных теоретических разделов кибернетики.
Перечисляя различные классификационные признаки, следует отметить, что во многих системах автоматического управления, помимо преобразований сигналов, описываемых уравнениями, осуществляются преобразования, соответствующие логическим действиям. Элементарным логическим действием является, например, наличие выходного сигнала элемента совпадения лишь при поступлении одновременно двух сигналов на входы этого элемента (операция «И»). Другая логическая операция определяет выполнение или нарушение неравенства и т. д. Соединения логических элементов способны выполнять сложные функции. Хорошо известным примером этому служат вычислительные машины.
Для высших форм систем автоматического управления характерна развитая логика, реализованная в виде блоков логических действий или специальных программ управляющих машин. Из сказанного ясно, что применяемые классификационные признаки весьма разнообразны. Это соответствует многообразию существующих и возможных систем автоматического управления и разнообразию аспектов рассмотрения этих систем.
