Несмотря на существенное разнообразие технических процессов, построение аппаратуры управления и автоматических систем основывается на ряде общих принципов управления, основные из которых следующие: принцип управления по отклонению, принцип управления по возмущению, принцип комбинированного управления и принцип адаптации.
Принцип автоматического управления определяет, как и на основе какой информации формировать управляющее воздействие в системе. Одним из основных признаков, характеризующих принцип управления, является требуемая для выработки управляющего воздействия рабочая информация, а следовательно, и конфигурация цепей передачи воздействий в системе. Выбор принципа построения автоматической системы зависит от ее назначения, характера изменения задающего и возмущающих воздействий, возможностей получения необходимой рабочей информации, стабильности параметров управляемого объекта и элементов управляющего устройства и т. п.
Принцип управления по отклонению. Если в автоматической системе управляющее воздействие вырабатывается на основе информации об отклонении управляемой величины от требуемого значения, то говорят, что система построена на основе принципа управления по отклонению, или принципа обратной связи. Для реализации этого принципа в управляющем устройстве необходимо осуществлять сравнение действительного значения управляемой величины с требуемым (предписанным) значением и управлять объектом в зависимости от результатов этого сравнения.
Принцип управления по отклонению является универсальным и эффективным, поскольку он позволяет управлять неустойчивыми объектами, а также осуществлять требуемый закон изменения управляемой величины с допустимо малым отклонением (ошибкой) независимо от того, какими причинами последнее вызвано. Так, например, влияние возмущающего воздействияf(t) в системе (рис. 3) можно значительно ослабить без непосредственного его измерения благодаря свойствам обратной связи.
Принцип управления по возмущению. Принцип управления по возмущению, или принцип компенсации возмущений, состоит в том, что управляющее воздействие в системе вырабатывается в зависимости от результатов измерения возмущения, действующего на объект. Системы, построенные по этому принципу, работают по разомкнутой цепи, т. е. не имеют обратной связи. Системы с разомкнутой цепью воздействий разделяют на две группы: системы компенсации и системы программного управления.
В настоящее время принцип управления по возмущению широко применяется, потому что он позволяет уменьшить погрешности автоматических систем, вызываемые как задающими, так и возмущающими воздействиями. Его основное достоинство — высокое быстродействие цепей компенсации, так как система реагирует непосредственно на причину, а не на следствие. Однако этот принцип имеет недостатки. Основной из них — избирательность: не всегда возможно измерить и учесть все возмущения. Обычно учитывается действие лишь одного или нескольких наиболее существенных возмущений, которые измеряются управляющим устройством.
Принцип комбинированного управления. Современные автоматические системы высокой точности обычно строят на основе принципа комбинированногоуправления, сочетающего в себе принципы управления по отклонению и по возмущению. При этом в автоматических системах комбинированного управления наряду с замкнутыми контурами, образуемыми отрицательными обратными связями, имеются цепи компенсации основного возмущающего воздействия hк или дополнительная цепь компенсации ошибок от задающего воздействия хвх.
Принцип адаптации. Рассмотренные принципы автоматического управления долгое время были единственными. Однако успешное развитие кибернетики позволило применить в автоматических системах новый принцип управления, называемый принципом адаптации (приспособления). Отличительные особенности этого принципа поясним на примере самонастраивающейся автоматической системы, которая состоит из основной системы и дополнительных устройств.
Таким образом, работу контура самонастройки можно представить как процесс автоматической настройки управляющего устройства основной системы по совокупности текущей информации об изменяющихся условиях работы для достижения поставленной цели управления.