На практике задача управления, как правило, расчленяется на несколько взаимосвязанных, но в то же время относительно самостоятельных задач, что приводит и к расчленению системы управления на более мелкие соподчиненные подсистемы.Подобное скоординированное между собой расчленение задач и систем управления получило название декомпозиции задач и систем управления.
Как правило, из общей задачи управления выделяется задача устранения (или, по крайней мере, сведения к допустимому минимуму) вредного влияния на достижение цели управления действующих на объект неконтролируемых возмущений, а также неконтролируемых погрешностей в задании модели объекта, т. е. задача, которая в структуре замкнутой системы управления (рис. 1.1, б) решается на основе рабочей информации, получаемой контроллером по каналу обратной связи. Эта относительно самостоятельная частьзадачи управления получила название задачи регулирования объекта, а часть системы управления, выполняющая эту задачу, — подсистемы регулирования.В результате подобной декомпозиции задачи управления контроллер расчленяется на два соподчиненных блока:
1) регулирующий,осуществляющий функции регулирования; этот блок обычно называется автоматическим регулятором, или просто регулятором;
2) командный, вырабатывающий командное воздействие на регулятор таким образом, чтобы была достигнута цель управления.
Рис. 3.5. Функциональная схема системы автоматического управления.
Структура системы управления в этом случае приобретает указанный на рис. 1.2 вид. Командное воздействие и (t), вырабатываемое командным блоком КБ, подается на вход подсистемы регулирования (на схеме она очерчена штриховой линией), где на основании выявленного отклонения управляемой величиныот командного воздействия ер(t) = и (t) — у (t) регулятор Рформирует управляющее воздействие \i (t). Выявление отклонения ер(t) происходит в сумматоре, обозначенном на схеме кружком; знак, с которым берется каждое слагаемое, указан у концов соответствующих стрелок, входящих в сумматор.Смысл подобного, опосредствованного через подсистему регулирования, управления состоит в том, что отклонения управляемой величины от ее заданного значения, вызванные возмущениями и другими неучтенными факторами, достаточно эффективно устраняются регулятором, так что такую систему управления можно рассматривать как систему управления объектом без возмущений (см. рис. 1.1, а), функции которого теперь выполняет подсистема регулирования в целом.
Рассмотренную систему управления (рис. 1.2) можно считать двухуровневой: первый (нижний) уровень образует подсистема регулирования, второй — система управления со структурой, показанной на рис. 1.1, а, в которой в качестве контроллера КН выступает КБ, а в качестве объекта ОБ— подсистема регулирования. Такого рода двухуровневые (а в общем случае и многоуровневые) структуры систем управления, в которых верхний уровень выполняет командные функции по отношению к нижестоящему уровню, получили название иерархических структур систем управления. Расчленение системы на соподчиненные уровни, на каждом из которых решается своя, относительно простая частная задача управления, позволяет сравнительно просто и эффективно решать общую задачу управления.