9. КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ХАРАКТЕРА КОНТРОЛИРУЕМЫХ ИЗМЕНЕНИЙ

Для достижения требуемой точности регулирования автоматический регулятор может не только создавать регулирующие воздействия, приложенные к объекту регулирования, но и изменять свои собственные свойства: вводить дополнительные воздействия, изменять свои параметры, структуру, закон регулирования и т. д.

Свойства системы регулирования определяются: параметрами, воздействиями, алгоритмом регулирования, структурой и т. д. Назовем контролируемыми изменениями изменения свойств системы, производимые регулятором для повышения эффективности регулирования на основании текущей информации о внешних и внутренних условиях ее работы.

Предположим, например, что закон регулирования сводится к простейшему виду Тогда в качестве контролируемых изменений параметров закона регулирования можно рассматривать, например, изменения коэффициента к, производимые самим регулятором преднамеренно, чтобы выполнить цель регулирования. Контролируемые изменения следует отличать от неконтролируемых изменений, которыми в данном примере могут быть изменения коэффициента к, в частности, вследствие старения элементов системы.

Автоматические регуляторы можно подразделить на приспосабливающиеся и неприспосабливающиеся (рис. 11.18), в зависимости от того, обладают они способностью осуществлять контролируемые изменения свойств системы регулирования или нет.

Неприспосабливающимися системами регулирования назовем системы, не способные производить контролируемые изменения своих свойств. В этих системах вся имеющаяся априорная информация используется для выбора и реализации таких свойств системы регулирования, которые являются оптимальными для некоторых типовых или наиболее вероятных внешних и внутренних условий работы. Во время эксплуатации системы выбранные заранее свойства системы могут изменяться лишь неконтролируемым образом.

К числу неприспосабливающихся относится большинство находящихся сейчас в эксплуатации систем автоматического регулирования, в которых схемы и параметры корректирующих устройств выбираются исходя из априорной информации, имеющейся на этапе их проектирования.

Приспосабливающимися, или адаптивными, системами регулирования назовем такие сисгемы, которые способны производить контролируемые изменения своих свойств.

Рис. 11.18. Классификация систем автоматического регулирования, в зависимости от характера контролируемых изменений их свойств

Самонастраивающимися назовем такие самоприспосабливающиеся системы, в которых контролируемыми изменениями свойств системы являются изменения ее параметров или воздействий.

Самонастраивающимися системами с переменной структурой, которые можно отнести к числу самоорганизующихся систем, назовем такие самоприспосабливающиеся системы, в которых контролируемыми изменениями являются изменения структуры.

В зависимости от способа, которым осуществляются контролируемые изменения, приспосабливающиеся системы подразделяют на пассивные и активные.

Пассив ными приспосабливающимися назовем системы, в которых контролируемые изменения связаны программной зависимостью с текущей информацией о внешних и внутренних условиях работы; причем эту зависимость выбирают заранее на основании

априорной информации, имеющейся при проектировании системы. Таким образом, в пассивных самонастраивающихся системах, так же как и в обычных, решение задачи оптимизации может производиться лишь на стадии проектирования и наладки, до пуска системы в реальную эксплуатацию.

К числу пассивных приспосабливающихся систем можно отнести систему самолет—автопилот, параметры которой изменяются во время полета заранее предусмотренным при ее проектировании способом в зависимости, например, от скорости, высоты полета, плотности атмосферы и т. д.

Активными приспосабливающимися системами являются системы, определяющие и осуществляющие контролируемые изменения в результате решения задачи оптимизации качества регулирования в реальных условиях эксплуатации в зависимости от текущей информации об условиях работы системы управления.

Приспосабливающиеся системы можно также подразделить на системы с разомкнутым и замкнутым циклом приспособления. Приспосабливающимися системами с разомкнутым циклом, или, просто, разомкнутыми приспосабливающимися системами назовем такие, в которых отсутствует самоанализ успешности осуществляемых ими контролируемых изменений. Приспосабливающиеся системы с замкнутым циклом, или замкнутые приспосабливающиеся системы, наоборот, обладают способностью производить самоанализ успешности осуществляемых ими контролируемых изменений.

По своей структуре замкнутые приспосабливающиеся системы отличаются от разомкнутых наличием дополнительного замкнутого контура — контура приспосабливания, служащего для анализа эффекта контролируемых изменений системы управления. Этот анализ производится при помощи критерия, называемого критерием эффективности, или качества, приспособления.

Разомкнутые активные системы не обладают свойством производить сравнение найденного ими текущего оптимального режима, с действительным текущим режимом, полученным в результате контролируемых изменений их свойств. Другими словами, эти системы не обладают свойством производить самоанализ успешности осуществляемых ими контролируемых изменений с точки зрения текущих условий экстремума показателя качества регулирования.

Замкнутые активные самоприспосабливающиеся системы в отличие от разомкнутых обладают средствами не только для отыскания условий экстремума показателя эффективности регулирования но и для такого изменения или приспособления действительного режима работы системы, при котором обеспечивается наилучшее приближение к этим условиям. Итак, замкнутые активные самоприспосабливающиеся системы в отличие от разомкнутых могут производить самоанализ успешности контролируемых изменений

своих свойств системы с точки зрения условий экстремума выбранного показателя эффективности или качества приспособления.

В зависимости от способа, при помощи которого система стремится обеспечить требуемую эффективность, или качество, регулирования, самоприспосабливающиеся системы можно подразделить на аналитические, или вычислительные (самосинтезирующиеся), и поисковые.

Аналитической, или вычислительной, самоприспосабливающейся системой назовем систему, в которой контролируемые изменения свойств системы производятся в результате аналитического определения ее динамических характеристик из условий экстремума, определяющих эффективность регулирования.

Под аналитическим определением условий экстремума имеются в виду вычисления, производимые в соответствии с алгоритмом (в самоалгоритмизирующихся системах этот алгоритм может меняться в зависимости от условий работы), представляющим собой аналитическое численное решение указанной экстремальной задачи.

Поисковой самоприспосабливающейся системой назовем систему, в которой контролируемые изменения свойств системы производятся в результате поиска условий экстремума. Если контролируемые изменения производятся на основе как аналитического, так и поискового способов отыскания условий экстремума, то условимся называть самоприспосабливающуюся систему комбинированной.

Так, например, в комбинированной системе оптимальный режим, соответствующий экстремуму показателя качества регулирования, может определяться аналитически, а условия экстремума показателя качества приспособления — в результате процесса поиска.

При сравнении аналитических и поисковых самоприспосабливающихся систем необходимо иметь в виду следующее:

первые нуждаются в информации и времени для вычисления оптимального решения, но не требуют времени на поиск;

вторые, наоборот, требуют времени на поиск оптимального решения, но не нуждаются в такой полной информации, как первые.