(2)
Фазовый портрет такой системы изображен на рис. 2 , б; из анализа портрета следует, что изображающая точка из произвольного начального положения попадает на прямую s = 0, проходящую через начало координат, в окрестности которой фазовые траектории направлены навстречу друг другу и, следовательно, изображающая точка не может покинуть эту прямую. Траектория s = 0 не принадлежит ни одной из структур (I или II), поэтому, согласно (2), за счёт переключения управления и в системе происходит смена структур теоретически с бесконечной частотой. Такой режим движения называется скользящим, а за уравнение движения принимается уравнение прямой s = 0:
Все решения уравнения (3) стремятся к нулю при t ® ¥, т. е. поставленная задача решена. Существенно, что движение системы в скользящем режиме не зависит от характеристик объекта управления и коэффициент обратной связи, качество переходного процесса определяется только выбором параметра с.
Рассмотренный пример показывает, что посредством сочетания неприемлемых порознь структур и за счёт использования скользящих режимов можно синтезировать СПС, обладающие рядом положительных свойств, в частности апериодической устойчивостью и параметрической инвариантностью . С помощью СПС решается широкий круг задач теории управления, например задачи высококачественного воспроизведения задающего воздействия при инвариантности к параметрическим и внешним возмущениям, многосвязного регулирования, оптимизации и др.
Лит.: Емельянов С. В., Системы автоматического управления с переменной структурой, М., 1967; Системы с переменной структурой и их применение в задачах автоматизации полёта, М., 1968; Теория систем с переменной структурой, М., 1970; Уткин В. И., Скользящие режимы и их применения в системах с переменной структурой, М., 1974.
Б. З. Голембо, С. К. Коровин.
Рис. 1. Функциональная схема системы управления с переменной структурой: УУ — устройство управления; СУ — сравнивающее устройство; КЭ — ключевой элемент; БИС — блок изменения структуры; ∑ — сумматор; Уa — усилитель с коэффициентом передачи a; Уb — усилитель с коэффициентом передачи b; ИУ — интегрирующие устройства; g(t) — задающее воздействие; u(t) — управляющее воздействие; x(t) — управляемая величина.
Рис. 2. Фазовые портреты систем автоматического управления: а — с положительной обратной связью (структура I); б — с отрицательной обратной связью (структура II); в — с переменной структурой; I — область движения системы со структурой I; II — область движения системы со структурой II; 0 — начало координат; x — управляемая величина; t — время.
(обратно)Управления уровни
Управле'ния у'ровни, относительные градации совокупностей элементов управления сложной системы , сгруппированных и выделенных в соответствии с иерархическим принципом . Элементы управления разных уровней взаимосвязаны и имеют чёткое подчинение. В иерархических системах управления каждое подразделение (подсистема) решает задачи только своего уровня; исходная информация для принятия решения и выработки управляющих воздействий передаётся снизу вверх, а управляющая информация (воздействия) – сверху вниз. Например, в цифровой вычислительной машине (ЦВМ) работу отдельных устройств (запоминающего устройства , печатающего устройства и др.) координирует (в соответствии с заданной программой вычислений) центральное управляющее устройство , одним из элементов которого является пульт управления ЦВМ (высший У. у.). Местные устройства управления (низший У. у.) по командам центрального устройства управления вырабатывают (в соответствии с собственным алгоритмом функционирования) сигналы на выполнение отдельных операций, которые в совокупности представляют собой вычислительный процесс. В автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУТП) автоматические регуляторы , управляющие работой исполнительных механизмов и рабочих машин, и измерительные преобразователи (датчики), осуществляющие контроль за ходом технологического процесса, составляют низший У. у. Контрольно-измерительная информация с датчиков поступает на пульт управления диспетчера или в управляющую ЭВМ (высший уровень), которые оценивают правильность выполнения рабочих операций и вырабатывают команды, поступающие на элементы низшего У. у. (см. Управление в технике). В более сложных системах, например в автоматизированных системах управления отраслью (ОАСУ) и предприятием (АСУП), в единых энергосистемах выделяют 3 и более У. у.