Приклади сучасних систем керування
Управління з використанням зворотного зв'язку - це незаперечний факт нашого повсякденного життя. Керувати автомобілем дуже приємно, коли машина миттєво реагує на дії водія. Багато автомобілів з цією метою оснащені гідропідсилювачами керма та гальм. Проста блок-схема системи керування рухом автомобіля зображена на рис. 1.8(а). Бажаний напрямок руху порівнюється з результатом вимірювання дійсного напрямку і в результаті утворюється помилка, як показано на рис. 1.8(б). Інформація про дійсний напрямок постачається за рахунок візуального та тактильного (тілорух) зворотного зв'язку. Додатковий зворотний зв'язок утворюється відчуттям кермового колеса руками водія (датчиком). Ця система із зворотним зв'язком є аналогом добре відомих систем керування курсом океанського лайнера або великого пасажирського літака. На рис. 1.8 (в) зображено типову реакцію автомобіля на дії водія.
Системи керування функціонують за замкненим циклом, як показано на рис. 1.9. Якщо датчик є точним, то виміряне значення виходу системи дорівнює його дійсному значенню. Різниця між бажаним і дійсним значеннями вихідної змінної, тобто помилка, надходить на пристрій, що управляє (наприклад, підсилювач). З його виходу сигнал надходить на виконавчий пристрій, що впливає на об'єкт управління таким чином, щоб зменшити помилку. Наприклад, якщо корабель намагається відхилитися від курсу вправо, кермо поводиться так, щоб повернути корабель вліво. Система на рис. 1.9 - це система з негативним зворотним зв'язком, тому що вихідний сигнал віднімається з вхідного, а різниця подається на вхід підсилювача.
На рис. 1.10 зображено замкнуту систему ручного управління рівнем рідини в баку.Входом є задане значення рівня рідини, який оператор повинен підтримувати (це значення він у пам'яті). Як підсилювач виступає сам оператор, а датчиком є його очі. Оператор порівнює дійсне значення рівня з бажаним та відкриває або закриває вентиль, змінюючи тим самим у потрібному напрямку відтік рідини.
Багато інших добре знайомих систем управління складаються з тих же основних елементів, які показані на рис. 1.9. Так, побутовий холодильник має пристрій завдання бажаної температури, термометричний датчик, що визначає дійсне значення температури і величину помилки, компресор, що грає роль підсилювача потужності. Іншими прикладами можуть служити духова шафа, електропіч, водяний нагрівач. У промисловості повсюдно використовуються системи управління скоро-