20.5 : Системы управления с обратной связью

Системы управления с обратной связью классифицируются различными способами в зависимости от их конструкции, анализа и типов сигнала.

Линейные системы обратной связи — это теоретические модели, которые упрощают анализ и проектирование. Эти системы работают по принципу, согласно которому их выход прямо пропорционален их входу в определенных диапазонах. Например, усилитель в системе управления ведет себя линейно, пока входной сигнал остается в определенном диапазоне. Однако, большинство физических систем проявляют присущую им нелинейность из-за таких факторов, как насыщение компонентов или трение. Нелинейности могут быть намеренно включены для повышения производительности; ярким примером является контроллер включения-выключения в ракетных системах, который использует нелинейность для достижения короткого времени отклика и повышения точности управления.

Системы, не зависящие от времени, поддерживают постоянные параметры с течением времени, обеспечивая постоянную производительность. Примером является система управления двигателем, в которой сопротивление обмотки остается неизменным во время работы. Напротив, системы, изменяющиеся во времени, имеют параметры, которые со временем изменяются, адаптируясь к различным условиям эксплуатации. Система управления управляемой ракетой является примером этого, поскольку масса ракеты уменьшается из-за расхода топлива во время полета, что требует постоянной корректировки параметров управления.

Системы управления с обратной связью с непрерывными данными используют сигналы, которые являются функциями непрерывного времени. Эти системы можно далее разделить на системы управления постоянного и переменного тока. Системы управления постоянного тока используют немодулированные сигналы, в то время как системы управления переменного тока используют модулированные сигналы для снижения влияния шума и помех. С другой стороны, системы управления с дискретными данными используют сигналы в форме импульсных последовательностей или цифровых кодов. Эти системы особенно выгодны в шумных условиях, поскольку цифровые сигналы менее восприимчивы к помехам.

Каждая классификация систем управления с обратной связью предлагает определенные преимущества и подходит для определенных приложений. Понимание этих категорий помогает инженерам разрабатывать и внедрять эффективные стратегии управления, обеспечивая оптимальную производительность и надежность в различных технологических областях.