Структура контура системы автоматического управления и ее особенности при использовании цифрового регулятора

Эта структура изображена на рисунке 1 и включает в себя:
- объект управления
- регулятор (в нашем случае в качестве регулятора используется микропроцессорный контроллер)
- средства получения информации об объекте управления (датчики, рецепторы)
- средства воздействия на объект управления (исполнительные устройства, эффекторы)

Рисунок 1 Структура простой системы автоматического регулирования

Для понимания тенденций развития структур микропроцессорных контроллеров рассмотрим некоторые особенности систем автоматического управления техническими объектами. Эти особенности могут оказывать существенное влияние на выбор структуры управляющей системы, в частности на распределение вычислительных ресурсов, т.е.
- использовать ли один мощный микропроцессор, или
- несколько менее мощных микропроцессоров (локальную управляющую сеть)

Одномерная система регулирования.
В этом (простейшем) случае требуется регулировать значение только одной выходной величины X, варьируя одну управляющую величину Y. В этом случае структура тривиальна и полностью соответствует рисунку.

Многомерная система независимого регулирования.
В более сложном случае имеется несколько управляемых величин X ={ X₁...X_n } и несколько управляющих воздействий Y ={ Y₁...Y_m }, тогда говорят о "векторе состояния" объекта (набор выходных величин, характеризующих состояние объекта) и о векторе управляющих воздействий (набор управляющих величин, поступающих от регулятора и изменяющих состояние объекта).

В качестве примера перечислим, что возможно и целесообразно автоматически регулировать или контролировать в таком типичном массовом объекте управления, как легковой автомобиль:
- параметры режимов двигателя,
- давление в шинах, состояние тормозов, антиблокировка колес при торможении
- наличие необходимого количества рабочих веществ - горючего, масла, охлаждающей жидкости в радиаторе, электролита в аккумуляторе и др.
- состояние и режимы заряда-разряда аккумулятора
- текущее состояние и исправность световых приборов,
- состояние дверей и крышек отсеков и управление замками
- контроль температуры наружного воздуха и дорожных условий (гололед, состояние покрытия, влияющие на возможность заноса)
- наличие вблизи автомобиля предметов, возможно мешающих движению
- регулирование климата в салоне
- управление бортовым радиооборудованием
и еще ряд других функций.

Если возможно регулировать выходные величины независимо друг от друга, говорят о системе независимого регулирования. (такую систему реализовать проще). Когда отдельные выходные величины слабо связаны между собой (слабо влияют друг на друга), структуру системы управления можно разделить на несколько структур меньшей размерности, т.е. рассматривать отдельно несколько независимых систем (контуров) регулирования. Каждую из таких структур можно реализовать на отдельном микропроцессоре, либо, взяв более мощный микропроцессор, выполнить на нем несколько независимых регуляторов.

Система многосвязного регулирования.
Если регулирование одной из выходных величин оказывает влияние на другие выходные величины, необходимо регулировать величины совместно. Сложный алгоритм совместного регулирования можно реализовать на одном процессоре достаточной мощности, однако возможно и сетевое решение, когда алгоритм совместного регулирования реализуется на нескольких отдельных процессорах, связанных между собой информационными каналами.