Объект управления

Объект управления — обобщающий термин кибернетики и теории автоматического управления, обозначающий устройство или динамический процесс, управление поведением которого является целью создания системы автоматического управления.

Ключевым моментом теории является создание математической модели, описывающей поведение объекта управления в зависимости от его состояния, управляющих воздействий и возможных возмущений (помех). Формальная математическая близость математических моделей, относящихся к объектам различной физической природы, позволяет использовать математическую теорию управления вне её связи с конкретными реализациями, а также классифицировать системы управления по формальным математическим признакам (например, линейные и нелинейные).

В теории автоматического управления считается, что управляющее воздействие на объект управления оказывает устройство управления. В реальных системах устройство управления интегрировано с объектом управления, поэтому для результативной теории важно точно определить границу между этими звеньями одной цепи. Например, при проектировании системы управления самолётом, считается, что устройство управления рассчитывает углы отклонения рулей, а математическая модель самолёта как объекта управления, должна, с учётом этих углов, определять координаты центра масс и угловое положение самолёта. Уравнения аэродинамики весьма сложные в общем виде, но в ряде случаев могут быть упрощены путём линеаризации, позволяя создать линеаризованную модель системы управления.

Объект управления в технической системе

В каждой технической системе (ТС) существует функциональная часть — объект управления (ОУ). Функции ОУ ТС заключаются в восприятии управляющих воздействий (УВ) и изменении в соответствии с ними своего технического состояния (далее — состояния). ОУ ТС не выполняет функций принятия решений, то есть не формирует и не выбирает альтернативы своего поведения, а только реагирует на внешние (управляющие и возмущающие) воздействия, изменяя свои состояния предопределенным его конструкцией образом.

Объекты управления ТС состоят из двух функциональных частей — сенсорной и исполнительной.

Сенсорная часть образована совокупностью технических устройств, непосредственной причиной изменения состояний каждого из которых является соответствующие ему и предназначенные для этого управляющие воздействия. Примеры сенсорных устройств: выключатели, переключатели, задвижки, заслонки, датчики и другие подобные им по функциональному назначению устройства управления техническими системами.

Исполнительная часть образована совокупностью материальных объектов, все или отдельные комбинации состояний которых рассматриваются в качестве целевых состояний технической системы, в которых она способна самостоятельно выполнять предусмотренные её конструкцией потребительские функции. Непосредственной причиной изменения состояний исполнительной части ТС (ОУ ТС) являются изменения состояний её сенсорной части.

Классификация промышленных объектов управления

Согласно теории автоматического управления классифицировать ОУ можно по разным признакам.

По характеру протекания технологических процессов разделяют на:

• циклические,
• непрерывно-циклические,
• непрерывные.

По характеру установившегося значения выходной величины объекта при действии на него и его вход ступенчатого сигнала, объекты бывают:

• с самовыравниванием
• без самовыравнивания.

По количеству входных и выходных величин и их взаимосвязи классифицируются как:

• одномерные
• многомерные.

Важной характеристикой объекта управления являются статические характеристики, которые устанавливают связь между установившимися значениями входа и выхода объекта.

По виду статических характеристик объекты делятся на линейные и нелинейные.

Объекты также могут быть стационарные и нестационарные. В нестационарных объектах параметры изменяются с течением времени, то есть дрейфуют. Такие явления должны учитываться при проектировании соответствующих систем управления.

См. также

• Регулятор (теория управления)
• Исполнительное устройство

Литература

• P. P. Vaidyanathan and T. Chen. Role of anticausal inverses in multirate filter banks -- Part I: system theoretic fundamentals (англ.) // IEEE Trans. Signal Proc. : journal. — 1995. — May.

• P. P. Vaidyanathan and T. Chen. Role of anticausal inverses in multirate filter banks -- Part II: the FIR case, factorizations, and biorthogonal lapped transforms (англ.) // IEEE Trans. Signal Proc. : journal. — 1995. — May.

• В.И. Зубов. Теория уравнений управляемого движения. — Л.: ЛГУ, 1980.

Ссылки

• Регулирование автоматическое — статья из Большой советской энциклопедии.