Непрерывные и дискретные системы автоматического управления

Структурную схему системы автоматического управления (САУ) можно представить в следующем виде (рис. 1):

Рис. 1.

В состав устройства управления входят корректирующее и вычитающее устройства.

В процессе разработки системы автоматического управления решаются две основные задачи:

1. Синтез корректирующего устройства, результатом которого является передаточная функция корректирующего устройства;
2. Техническая реализация корректирующего устройства.

Рассмотрим вопросы технической реализации корректирующего устройства на примере пропорционального регулятора (рис. 2):

Рис. 2.

Вариант 1. Реализация в виде электронной схемы (например, на основе операционного усилителя, рис. 3). В этом случае значение управляющего сигнала может быть измерено в любой момент времени и с любой точностью. Системы, сигналы в которых существуют (могут быть измерены) в любой произвольный момент времени называются непрерывными системами.

Рис. 3.

Вариант 2. Реализация на основе специализированной ЭВМ (рис. 4):

Рис. 4.

В этом случае собственно корректирующее устройство реализуется программно в виде алгоритма расчета значения управляющего сигнала по известным значениям и . Блок-схема такого алгоритма выглядит следующим образом (рис. 5):

Рис. 5. Алгоритм работы корректирующего устройства

Весь управляющий цикл состоит из ввода исходных данных для расчета, собственно расчета и вывода полученного значения управляющей величины. Работа алгоритма может быть представлена на временной оси (рис. 6):

Рис. 6.

Так как реализация алгоритма представляет собой набор операций, а каждая операция выполняется внутри ЭВМ за конечное время, процессы ввода, расчета и вывода также занимают конечное время. Следовательно, значение управляющей величины будет определено только по окончании фазы расчета, а на протяжении самого расчета и ввода данных будет оставаться неопределенным. Так как цикл "ввод-расчет-вывод" выполняется периодически, значение будет определено лишь в отдельные моменты времени, соответствующие моменту окончания фазы расчета на рис. 6. Временной интервал между этими моментами будет равен длительности одного цикла выполнения алгоритма :

Рис. 7.

То же самое можно сказать и о сигналах, вводимых в ЭВМ (рис. 8). Эти сигналы определены внутри ЭВМ лишь в дискретные моменты времени (на фазе ввода и ). В промежутках между ними (на протяжении фазы расчета и вывода) ЭВМ не имеет информации об истинном значении величин и .

Рис. 8.

Системы, сигналы в которых определены лишь в отдельные дискретные моменты времени, называются дискретными системами. Все системы, в состав которых входит ЭВМ, являются дискретными.

Таким образом, все системы автоматического управления в зависимости от варианта технической реализации блока управления (корректирующего устройства) можно подразделить на непрерывные и дискретные.