Система автоматического управления (САУ) состоит из конечного числа элементов, и в нем, в этом конечном числе элементов, может возникнуть конечное число дефектов. Разделение множества состояний на подмножества работоспособных и неработоспособных определяется условием работоспособности, т. е. условием, при выполнении которого объект может выполнять возложенные на него функции.
Понятие «работоспособность» содержит некоторую неопределенность, связанную с тем, что между абсолютной работоспособностью и абсолютной неработоспособностью лежит конечное число промежуточных состояний, при которых САУ способна выполнять некоторую работу, но с пониженным качеством.
Объект может находиться в конечном множестве состояний S=(So,S1,S2,...Si...Sn)
Каждому состоянию соответствует определенное значение какого-либо диагностического признака.
При рассмотрении работоспособности исходят из предположений, что определена совокупность диагностических признаков; отклонения работоспособных состояний от номинальных допускаются в определенных пределах нижней и верхней границ.
Для диагностирования непрерывных объектов могут использоваться параметры и характеристики. В большинстве случаев на ДП накладываются двухсторонние ограничения вида Zmin
О качестве функционирования любой системы автоматического управления судят, прежде всего, по тому, насколько она обеспечивает выполнение основных требований и главной задачи, которые возложены на конкретную систему в соответствии с ее назначением. Согласно требованиям Морского Регистра к судовым системам управления предъявляют три основных требования:
1) устойчивость,
2) точность в установившемся режиме,
3) качество переходных процессов.
Чтобы система управления была работоспособной, она должна быть, прежде всего, устойчивой, гарантируя тем самым затухание переходного процесса, и обладать требуемыми показателями качества. В инженерной практике применяют прямые и косвенные методы исследования качества процессов управления автоматических систем.
Если показатели качества определяют непосредственно по кривой переходного процесса, то они называются прямыми оценками качества.
С целью упрощения исследований переходные процессы, в системах управления обычно рассматривают при типовых задающих и возмущающих воздействиях. При этом полагают, что возмущающая функция является ступенчатой, так как представляет собой один из самых неблагоприятных видов возмущения и легко реализуемый. В зависимости от свойств системы управления переходные процессы в них при ступенчатых воздействиях делят на монотонные, апериодические и колебательные. У монотонных процессов (рис. 13.9, кривая 1) первая производная управляемой величины не меняет знака, у апериодических (кривая 2) знак первой производной меняется не более одного раза, а у колебательных (кривая 3) - несколько раз.
Рассмотрим определение прямых оценок качества на примере статической системы управления. Показателями качества, определяющими поведение системы в переходном режиме, являются: максимальное отклонение управляемой величины, перерегулирование, время регулирования, число колебаний управляемой величины за время регулирования (рис. 13.10).
Недостатком этого критерия является одинаковая его чувствительность к отклонению и к длительности интервала, на котором оценивается отклонение.
Достоинством метода является лёгкость реализации критерия. Для его реализации достаточно иметь выпрямитель и интегратор на базе операционного усилителя. При использовании метода следует чётко фиксировать время реализации переходных процессов.
На практике используется критерий среднеквадратичного отклонения:
Этот критерий более чувствителен к величине отклонения, чем к длительности интервала, на котором оценивается отклонение.
Допустимые отклонения на весь переходный процесс, учитывая скорость нарастания, перерегулирование и время регулирования, могут задаваться в виде маски (рис. 13.12).
Суть косвенных методов оценки качества системы заключается в том, чтобы без построения кривой переходного процесса дать приближенную характеристику основных показателей качества: частотные по ВЧХ и АЧХ.
Косвенные методы оценки качества применяются на предварительных этапах анализа для предварительной настройки систем, а прямые - для окончательной проверки качества функционирования систем при диагностировании.
