9.1 Постановка задачі

Задачі синтезу можна розглядати як зворотні задачі аналізу. Вони підрозділяються на два види: по-перше, потрібно визначити структуру, по-друге, параметри системи за заданими показниками якості.

Синтез є найважливішим етапом проектування і конструювання систем, основним і найбільш важливим додатком результатів, отриманих теорією автоматичного управління. При рішенні задачі повного синтезу необхідно визначити алгоритмічну і функціональну структури системи.

Алгоритмічну структуру системи знаходять за допомогою математичних методів на підставі вимог, записаних в математичній формі. У зв'язку з цим процедуру відшукання алгоритмічної структури називають теоретичним синтезом або аналітичним конструюванням системи управління.

Синтез функціональної структури полягає у виборі конкретних елементів системи і узгодженні їх характеристик. Цей етап проектування не має поки строгої математичної основи і відноситься до області інженерного мистецтва. Послідовність вирішення завдань повного синтезу може бути різною.

У простих випадках задачу іноді вдається вирішити з методологічної точки зору в ідеальній послідовності. При проектуванні складних промислових систем управління застосувати таку послідовність, як правило, виявляється неможливо, тому в більшості випадків задачу синтезу вирішують таким чином.

Спочатку, виходячи з вимог призначення системи і враховуючи умови її роботи, по каталогах серійного устаткування вибирають функціонально необхідні елементи: регулюючий орган, виконавчий пристрій, датчики, які разом з об'єктом управління утворюють незмінну частину системи. Потім на підставі вимог до статичних і динамічних властивостей системи визначають її змінну частину, алгоритмічна структура якої знаходиться з урахуванням властивостей вибраних функціонально необхідних елементів. Технічна ж реалізація здійснюється з використанням стандартних уніфікованих регуляторів і різних корегуючих і компенсуючих пристроїв. Процеси визначення алгоритмічної і функціональної структур системи управління тісно переплітаються між собою, їх доводиться виконувати по кілька разів. Остаточне рішення про структуру системи ухвалюється на основі компромісу між точністю і якістю роботи системи, з одного боку, і простотою і надійністю - з іншого.

Завершальним етапом проектування системи управління є розрахунок настроювальних параметрів вибраного регулятора. У розділі 7 наголошувалося, що під синтезом стійких систем розумілося визначення параметрів настройок регуляторів при відомій структурі. Нижче приводяться методи розрахунку настроювальних параметрів для одноконтурної системи автоматичного управління.

В даний час розроблено багато методів розрахунку настройок регулятора, одні з них є точнішими, але трудомісткими, інші - простими, але наближеними. У всіх методах необхідно забезпечити процес регулювання, який, як правило, задовольняє двом вибраним критеріям, один з яких дозволяє забезпечити заданий запас стійкості, а другий - забезпечити якість регулювання.