Vázaná a nezávazná regulace. Kaskádová regulace. Spřažené řídicí systémy

V současné době existuje řada automatických řídicích systémů (ACS) nebo, jak se jim také říká, systémů automatické ovládání(SAU). V tomto článku se budeme zabývat některými způsoby regulace a typy ACS.

Přímá a nepřímá regulace

Jak víte, každý automatický řídicí systém se skládá z regulátoru a předmětu regulace. Regulátor má citlivý prvek, který sleduje změny regulované hodnoty od hodnoty zadaného řídicího signálu. Citlivý prvek zase ovlivní regulátor, který zase změní parametry systému takovým způsobem, že hodnota žádané a regulované hodnoty se stanou stejnými. U nejjednodušších regulátorů nastává působení snímacího prvku na regulátor přímo, to znamená, že jsou přímo spojeny. V souladu s tím se takové ACS nazývají systémy přímého řízení a regulátory se nazývají přímo působící regulátory, jak je uvedeno níže:

V takovém systému přichází energie potřebná k pohybu ventilu, který reguluje přívod vody do bazénu, přímo z plováku, který zde bude snímacím prvkem.

V nepřímé regulaci ACS se k organizaci pohybu regulačního orgánu používají pomocná zařízení, která pro svou práci využívají další zdroje energie. V takovém systému bude snímací prvek působit na ovládání pomocného zařízení, které zase posune ovládání do požadované polohy, jak je znázorněno níže:

Zde plovák (snímací orgán) působí na kontakt budícího vinutí elektromotoru, který roztáčí ventil do požadovaného směru. Takové systémy se používají tam, kde výkon citlivého prvku nestačí k ovládání pracovního mechanismu nebo je potřeba mít velmi vysokou citlivost měřícího prvku.

Jednosmyčkové a vícesmyčkové ACS

Moderní ACS velmi často, téměř vždy, mají paralelní korekční zařízení nebo místní zpětnou vazbu, jak je uvedeno níže:

ACS, ve kterých pouze jedna hodnota podléhá regulaci a mají pouze jednu hlavní zpětnou vazbu (jedna regulační smyčka), se nazývají single-loop. V takových automatických řídicích systémech může náraz aplikovaný na některý bod systému obejít celý systém a vrátit se do původního bodu poté, co projde pouze jednou obtokovou cestou:

A ACS, ve kterém jsou kromě hlavního obvodu i lokální nebo hlavní zpětné vazby, se nazývají víceokruhové. Naopak, jednookruhové, ve víceokruhových systémech, akce aplikovaná na některý bod systému může obejít systém a vrátit se k bodu aplikace akce podél několika okruhů systému.

Systémy spřaženého a nespojeného automatického řízení

Systémy, ve kterých podléhá regulaci několik veličin (vícerozměrné ACS), lze rozdělit na související a nesouvisející.

Oddělené řídicí systémy

Systémy, ve kterých regulátory určené k regulaci různých veličin, které spolu nesouvisí a mohou interagovat prostřednictvím společného předmětu regulace, se nazývají systémy nesouvisející regulace. Systémy nevázané regulace se dělí na nezávislé a závislé.

V závislých proměnných změna jedné z veličin, které mají být řízeny, znamená změnu ve zbývajících veličinách, které mají být řízeny. Proto v takových zařízeních není možné uvažovat různé řídicí parametry odděleně od sebe.

Příkladem takového systému je letadlo s autopilotem, které má samostatný řídicí kanál pro kormidla. Pokud se letadlo vychýlí z kurzu, autopilot způsobí vychýlení kormidla. Autopilot bude vychylovat křidélka, zatímco vychýlení křidélek a směrovky zvýší odpor letadla, což způsobí vychýlení výškovky. Není tedy možné uvažovat odděleně procesy řízení kurzu, sklonu a náklonu, i když každý z nich má svůj vlastní řídicí kanál.

V nezávislých systémech nevázané regulace je tomu naopak, každá z regulovaných veličin nebude záviset na změnách všech ostatních. Takové procesy řízení lze posuzovat samostatně.

Příkladem je ACS úhlové rychlosti hydroturbíny, kde se nezávisle reguluje napětí vinutí generátoru a otáčky turbíny.

Spřažené řídicí systémy

V takových systémech mají regulátory různých hodnot mezi sebou spojení, která interagují mimo objekt regulace.

Vezměme si například elektrického autopilota EAP, jehož zjednodušené schéma je uvedeno níže:

Jeho účelem je udržovat náklon, kurz a náklon letadla na dané úrovni. V tomto příkladu budeme uvažovat funkce autopilota související pouze s udržováním daného kurzu, sklonu, náklonu.

Hydraulický polokompas 12 plní roli citlivého prvku, který hlídá odchylku letadla od kurzu. Jeho hlavní částí je gyroskop, jehož osa směřuje po daném kurzu. Když se letoun začne vychylovat z kurzu, osa gyroskopu začne působit na šoupátka reostatického kurzu 7 a otáčet 10 senzory spojenými pomocí páky 11, přičemž udržuje svou polohu v prostoru. Tělo letadla spolu se senzory 7 a 10 jsou zase posunuty vzhledem k ose horoskopu, respektive je rozdíl mezi polohou gyroskopu a těla letadla, který je snímaný senzory 7 a 10.

Prvkem, který bude vnímat odchylku letadla od kurzu nastaveného v prostoru (horizontální nebo vertikální rovině), bude vertikální gyro 14. Jeho hlavní část je stejná jako v předchozím případě - gyroskop, jehož osa je kolmá. do vodorovné roviny. Jestliže se letadlo začne odklánět od horizontu, jezdec 13 snímače náklonu se začne posouvat v podélné ose, a jestliže se odchýlí ve vodorovné rovině, posunou se snímače 15-17 náklonu.

Orgány, které řídí letadlo, jsou řídicí kormidla 1, výška 18 a křidélka 19, a výkonnými prvky, které řídí polohu kormidel, jsou řídicí stroje kurzu, náklonu a náklonu. Princip činnosti všech tří kanálů autopilota je zcela podobný. Servo každého z kormidel je spojeno s potenciometrickým snímačem. Hlavní potenciometrický snímač (viz obrázek níže):

Připojuje se k příslušnému senzoru zpětná vazba na můstkovém okruhu. K zesilovači 6 je připojena diagonála můstku. Když se letadlo vychýlí z dráhy letu, posune se posuvník hlavního senzoru a v diagonále můstku se objeví signál. V důsledku objevení se signálu bude na výstupu zesilovače 6 pracovat elektromagnetické relé, které uzavře obvod elektromagnetické spojky 4. Buben 3 stroje, v jehož obvodu relé pracovalo, bude zabírat s hřídelí plynule se otáčejícího elektromotoru 5. Buben se začne otáčet a tím navíjet nebo odvíjet (záleží na směru otáčení) lanka, která roztáčí příslušné kormidlo letadla a zároveň posouvají kartáč zpětnovazebního potenciometru (FB) 2. Když se hodnota offsetu FB 2 stane rovna hodnotě offsetu kartáče potenciometrického snímače, signál v úhlopříčce tohoto můstku bude roven nule a řízení pohybu se zastaví. V tomto případě se volant letadla otočí do polohy potřebné k posunutí letadla do daného kurzu. Po odstranění nesouladu se kartáč hlavního snímače vrátí zpět do střední polohy.

Koncové stupně autopilota jsou identické od 6 zesilovačů až po převodky řízení. Ale vstupy jsou trochu jiné. Jezdec snímače kurzu není pevně spojen s gyroskopickým polokompasem, ale pomocí tlumiče 9 a pružiny 8. Tím získáme nejen posun úměrný výchylce od kurzu, ale také další jedna úměrná první derivaci odchylky s ohledem na čas. Kromě toho jsou ve všech kanálech kromě hlavních senzorů k dispozici také další, které provádějí související řízení podél všech tří os, to znamená, že koordinují činnost všech tří kormidel. Toto zapojení poskytuje algebraické sčítání signálů hlavních a přídavných snímačů na vstupu zesilovače 6.

Pokud vezmeme v úvahu kanál řízení kurzu, pak senzory náklonu a otáčení, které jsou ručně řízeny pilotem, budou sloužit jako pomocné senzory. V kanálu náklonu jsou další snímače otáčení a otáčení.

Vliv řídicích kanálů na sebe vede k tomu, že když se letadlo pohybuje, změna jeho náklonu způsobí změnu sklonu a naopak.

Je třeba si uvědomit, že ACS se nazývá autonomní, pokud má mezi svými regulátory taková spojení, že když se jedna z hodnot změní, zbytek zůstane nezměněn, to znamená, že změna jedné hodnoty automaticky nezmění zbytek.

Základem pro budování spřažených řídicích systémů je princip autonomie. Ve vztahu k objektu se dvěma vstupy a výstupy znamená pojem autonomie vzájemnou nezávislost výstupních souřadnic y 1 a y2 při provozu dvou uzavřených řídicích systémů.

Podmínka autonomie se v podstatě skládá ze dvou podmínek invariance: invariance prvního výstupu y 1 ve vztahu k signálu druhého regulátoru X p2 a invariance druhého výstupu y2. vzhledem k signálu prvního regulátoru X p1:

Zároveň signál X p1 lze považovat za pohoršení y2, signál X p2 - jako pobouření pro y1. Příčné kanály pak hrají roli poruchových kanálů (obr. 1.35). Pro kompenzaci těchto poruch jsou do řídicího systému zavedena dynamická zařízení s přenosovými funkcemi R 12 (p) a R 21 (p), signály, ze kterých jsou odesílány do odpovídajících řídicích kanálů nebo na vstupy regulátorů.

Analogicky s invariantní ASR, přenosové funkce kompenzátorů R 12 (p) a R 21 (p), určená z podmínky autonomie, bude záviset na přenosových funkcích přímých a křížových kanálů objektu a v souladu s výrazy (1.20) a (1.20, a) se bude rovnat:

Stejně jako v invariantním ASR hraje důležitou roli fyzická proveditelnost a technické provedení přibližná autonomie.

Podmínka přibližné autonomie je napsána pro skutečné kompenzátory s přihlédnutím k provozním frekvencím odpovídajících regulátorů:

V chemické technologii je jedním z nejsložitějších vícenásobně propojených objektů rektifikační proces. I v nejjednodušších případech - při separaci binárních směsí - lze v destilační koloně rozlišit několik vzájemně propojených souřadnic (obr. 1.36). Například pro řízení procesu ve spodní části kolony je nutné stabilizovat alespoň dva technologické parametry, které charakterizují materiálovou bilanci v kapalné fázi a v jedné ze složek. K tomuto účelu se obvykle volí hladina kapaliny v krychli a teplota pod první deskou a jako řídicí vstupní signály se používá průtok topné páry a odběr spodního produktu. Každá z regulačních akcí však ovlivňuje oba výstupy: když se změní průtok topné páry, změní se rychlost odpařování spodního produktu a v důsledku toho se změní hladina kapaliny a složení páry. Podobně změna v extrakci produktu ze dna kolony ovlivňuje nejen hladinu ve spodní části kolony, ale také poměr zpětného toku, což vede ke změně složení páry na dně kolony.

Rýže. 1,35. Strukturní diagramy autonomních AKT: A– kompenzace dopadu z druhého regulátoru v první regulační smyčce; b– kompenzace dopadu z prvního regulátoru ve druhé regulační smyčce; c - systém autonomního řízení dvou souřadnic

Rýže. 1.36. Příklad systému řízení objektů s několika vstupy a výstupy:

1 - destilační kolona; 2 – kotel; 3 - deflegmátor; 4 – kapacita hlenu; 5 - Regulátor teploty; 6,9 – regulátory hladiny; 7 – regulátor průtoku; 8 – regulátor tlaku

Pro řízení procesu v horní části můžete zvolit tlak a teplotu páry jako výstupní souřadnice a jako vstupní parametry řízení přívod chladiva do deflegmátoru a reflux do refluxu kolony. Je zřejmé, že obě vstupní souřadnice ovlivňují tlak a teplotu v koloně během tepelných procesů a procesů přenosu hmoty.

Konečně, vezmeme-li v úvahu systém řízení teploty současně v horní a spodní části kolony přiváděním refluxní a topné páry, získáme také nespřažený systém řízení objektu s vnitřní křížovou vazbou.

Přidružené řídicí systémy zahrnují kromě hlavních regulátorů další dynamické kompenzátory. Výpočet a nastavení takových systémů je mnohem obtížnější než jednosmyčkové ASR, což jim brání široké použití v průmyslové systémy automatizace.

Zvažte metody pro výpočet vícenásobně propojených řídicích systémů na příkladu objektu se dvěma vstupy a dvěma výstupy.

3.1.1 Syntéza nevázané regulace

Blokové schéma systému je na obrázku 3.1 Transformace dvousouřadnicového řídicího systému na ekvivalentní jednosmyčku ACP je uvedena na obrázku 3.2.

Obrázek 3.1 - Strukturní schéma nekoherentní regulace s propojenými souřadnicemi

Obrázek 3.2 - Transformace dvousouřadnicového řídicího systému na ekvivalentní ACP s jednou smyčkou

a - ekvivalentní objekt pro první regulátor; b - ekvivalentní objekt pro druhý regulátor.

Odvoďme přenosovou funkci ekvivalentního zařízení v jednosmyčkovém ACP s regulátorem R1. Jak je vidět, takový objekt sestává z hlavního řídicího kanálu a k němu připojeného paralelního komplexního systému, včetně druhé uzavřené řídicí smyčky a dvou křížových objektových kanálů. Přenosová funkce ekvivalentního objektu má tvar:

Druhý člen na pravé straně rovnice (7) odráží vliv druhé regulační smyčky na uvažovanou smyčku a v podstatě je opravnou úpravou přenosové funkce přímého kanálu.

Podobně pro druhý ekvivalentní objekt získáme přenosovou funkci ve tvaru:

Na základě vzorců lze předpokládat, že pokud je na nějaké frekvenci modul korekční korekce zanedbatelný ve srovnání s amplitudově-frekvenční charakteristikou přímého kanálu, bude chování ekvivalentního objektu na této frekvenci určeno přímým kanálem. .

Nejdůležitější korekční hodnota je při pracovní frekvenci každého obvodu. Zejména pokud jsou provozní frekvence dvou regulačních smyček co p i a oz p2 výrazně odlišné, pak lze očekávat, že jejich vzájemný vliv bude nevýznamný, za předpokladu:

|W n2 (iω pl)|<< |W 11 (iω pl)| ; (9)

Kde |W n2 (iω pl)| =

Největší nebezpečí hrozí v případě, kdy je setrvačnost přímého a příčného kanálu přibližně stejná. Nechť například Wn(p)=W12(p)=W21(p)=W22(p)=W(p). Pak pro ekvivalentní objekty, za předpokladu, že R1(p)=R2(p)=R(p), získáme přenosové funkce:

frekvenční charakteristiky

(11)

Na hranici stability podle Nyquistova kritéria dostáváme:

nebo ; (12)

Kde =l nebo |R(iω)|=0,5/|W(iω)|

Takže nastavení P-regulátoru, při kterém je systém na hranici stability, je poloviční než u jednosmyčkového ACP.

Pro kvalitativní posouzení vzájemného vlivu regulačních smyček se používá komplexní vazebný koeficient:

;(13)

který se obvykle počítá při nulové frekvenci (tj. v ustáleném stavu) a při pracovních frekvencích regulátorů co p i a co R 2. Zejména když w=0 je hodnota ks V určena poměrem zisků. pro křížové a hlavní kanály:

SWR (0)=Ri2R21/(R11R22); (14) Pokud při těchto frekvencích ks B =0, pak lze objekt považovat za jednoduše spojený, s ks B >1 je vhodné prohodit přímé a křížové kanály; 0<кс В <1 расчет одноконтурных АСР необходимо вести по передаточным функциям эквивалентных объектов (7) и (8).

Vypočítejte ks B pro naši možnost:

kcv = (ki2*k2i)/(k11*k22)=(0,47*0,0085)/(0,015*3,25)~0,11

3.1.2 Vázané řídicí systémy

Obrázek 8 ukazuje bloková schémata autonomních ACP

Obrázek 3.3 - bloková schémata autonomních ACP

a - kompenzace vlivů z druhého regulátoru v první regulační smyčce;

b - kompenzace vlivů z prvního regulátoru ve druhé regulační smyčce;

c - systém autonomního řízení dvou souřadnic. Obrázek Obrázek 8 - Strukturní diagramy autonomních AKT

Problémy probírané na přednášce:

1. Jaké důsledky má rovnost dynamiky přímých a křížových vazeb v ASR nevázané regulace.

2. Jaké pracovní frekvence je žádoucí mít v nespojených regulačních smyčkách.

3. Co je komplexní koeficient konektivity.

4. Princip autonomie.

5. Podmínka přibližné autonomie.

Objekty s více vstupy a výstupy, které jsou vzájemně propojeny, se nazývají vícenásobně spojené objekty.

Dynamika vícenásobně spojených objektů je popsána systémem diferenciálních rovnic a v Laplaceově transformované formě matice přenosových funkcí.

Existují dva různé přístupy k automatizaci vícenásobně propojených objektů: nesouvisející regulace jednotlivých souřadnic pomocí jednosmyčkového ACS; spřažené řízení pomocí vícesmyčkových systémů, ve kterých jsou vnitřní příčné vazby objektu kompenzovány vnějšími dynamickými vazbami mezi jednotlivými regulačními smyčkami.

Obrázek 1 - Strukturní schéma odpojeného řízení

Se slabými příčnými vazbami se provádí výpočet nesouvisejících regulátorů, jako u konvenčních jednookruhových ACS, s přihlédnutím k hlavním řídicím kanálům.

Pokud jsou příčné vazby dostatečně silné, může se ukázat, že rozpětí stability systému je nižší než vypočítané, což vede ke snížení kvality regulace nebo dokonce ke ztrátě stability.

Chcete-li vzít v úvahu všechny vazby mezi objektem a ovladačem, můžete najít výraz pro ekvivalentní objekt, který vypadá takto:

W 1 e (p) \u003d W 11 (p) + W 12 (p) * R 2 (p) * W 21 (p) /. (jeden)

Toto je výraz pro regulátor R 1 (p), podobný výraz pro regulátor R 2 (p).

Pokud jsou pracovní frekvence obou obvodů navzájem velmi odlišné, pak bude jejich vzájemný vliv zanedbatelný.

Největší nebezpečí představuje případ, kdy jsou si všechny přenosové funkce navzájem rovny.

W 11 (p) \u003d W 22 (p) \u003d W 12 (p) \u003d W 21 (p). (2)

V tomto případě bude nastavení P-regulátoru dvakrát menší než u jednookruhového ACP.

Pro kvalitativní posouzení vzájemného vlivu regulačních smyček se používá komplexní koeficient konektivity.

K St (ίω) \u003d W 12 (ίω) * W 21 (ίω) / W 11 (ίω) * W 22 (ίω). (3)

Obvykle se počítá při nulové frekvenci a pracovních frekvencích obou regulátorů.

Základem pro budování systémů sdružené regulace je princip autonomie. Ve vztahu k objektu se dvěma vstupy a výstupy se pod pojmem autonomie rozumí vzájemná nezávislost výstupních souřadnic Y 1 a Y 2 při provozu dvou uzavřených řídicích systémů.

Podmínka autonomie se v podstatě skládá ze dvou podmínek invariance: invariance prvního výstupu Y 1 vzhledem k signálu druhého regulátoru X P 2 a invariance druhého výstupu Y 2 vzhledem k signálu prvního regulátoru. X P 1:

yi (t, x P2) = 0; y2 (t, x Pl) = 0; "t, x P1, x P2. (4)

V tomto případě lze signál Х P 1 považovat za poruchu pro Y 2 a signál Х P 2 za poruchu pro Y 1 . Poté hrají příčné kanály roli poruchových kanálů (obrázek 1.11.1 a obrázek 1.11.2). Pro kompenzaci těchto poruch jsou do řídicího systému zavedena dynamická zařízení s přenosovými funkcemi R 12 (p) a R 21 (p), z nichž jsou signály přiváděny do příslušných řídicích kanálů nebo na vstupy regulátorů.

Analogicky k invariantním ACP budou přenosové funkce kompenzátorů R 12 (p) a R 21 (p), určené z podmínky autonomie, záviset na přenosových funkcích přímých a křížových kanálů objektu a budou stejné. na:

; , (5)

; . (6)

Stejně jako u invariantního ASR hraje při konstrukci autonomních řídicích systémů důležitou roli fyzická proveditelnost a technická implementace přibližné autonomie.

Podmínka přibližné autonomie je napsána pro skutečné kompenzátory s přihlédnutím k provozním frekvencím odpovídajících regulátorů:

když w=0; w=w Р2 , (7)

když w=0; w=w P1. (osm)

a) - kompenzace dopadu z druhého regulátoru v první regulační smyčce

(b) - kompenzace dopadu z prvního regulátoru ve druhé regulační smyčce

Obrázek 2 - Strukturní diagramy autonomních AKT

Obrázek 3 - Strukturní schéma autonomního dvousouřadnicového řídicího systému

V chemické technologii je jedním z nejsložitějších vícenásobně propojených objektů rektifikační proces. I v těch nejjednodušších případech - při separaci binárních směsí - lze v destilační koloně rozlišit několik vzájemně propojených souřadnic. Například pro řízení procesu ve spodní části kolony je nutné stabilizovat alespoň dva technologické parametry, které charakterizují materiálovou bilanci v kapalné fázi a v jedné ze složek.

Otázky pro sebeovládání:

1. Definice a úkoly automatizace.

2. Moderní systém řízení procesů a fáze jeho vývoje.

3. Úkoly řízení a regulace.

4. Základní technické prostředky automatizace.

5. Technologický proces jako řídicí objekt, hlavní skupiny proměnných.

6. Analýza technologického procesu jako řídicího objektu.

7. Klasifikace technologických procesů.

8. Klasifikace systémů automatického řízení.

9. Řídící funkce automatických systémů.

10. Volba regulovaných hodnot a regulační akce.

11. Analýza statiky a dynamiky regulačních kanálů.

12. Analýza vstupních akcí, výběr řízených hodnot.

13. Stanovení úrovně automatizace TOU.

14. Řídicí objekty a jejich hlavní vlastnosti.

15. Systémy řízení s otevřenou smyčkou. Výhody, nevýhody, rozsah, blokové schéma.

16. Uzavřené řídicí systémy. Výhody, nevýhody, rozsah, blokové schéma a příklad použití.

17. Kombinované řídicí systémy. Výhody, nevýhody, rozsah, blokové schéma a příklad použití.

18. Teorie invariance systémů automatického řízení.

19. Kombinované AKT.

20. Typické kompenzátory.

21. Výpočet kompenzátoru.

22. Jaká je podmínka přibližné invariance.

23. Na jakých frekvencích se kompenzátor počítá za podmínky částečné invariance.

24. Podmínka fyzické realizovatelnosti invariantní ACS.

25. Kaskádové řídicí systémy.

26. Jaký je ekvivalentní objekt v kaskádě ACS.

27. Co vysvětluje účinnost kaskádových AKT.

28. Metody výpočtu kaskádové ASR.

29. ASR s dodatečným impulsem na derivaci z mezilehlého bodu.

30. Rozsah ASR s dodatečným impulsem na derivaci.

31. Výpočet ASR s dodatečným impulsem na derivaci.

32. Propojené regulační systémy. Systémy nevázané regulace.

33. Jaké důsledky má rovnost dynamiky přímých a křížových vazeb v ASR nevázané regulace.

34. Jaké pracovní frekvence je žádoucí mít v obvodech nevázané regulace.

35. Co je komplexní koeficient konektivity.

36. Systémy vázané regulace. Autonomní AKT.

37. Princip autonomie.

38. Podmínka přibližné autonomie.

Při analýze komplexních systémů automatického řízení mají zvláštní význam jejich bloková schémata, znázorňující místa uplatnění vlivů a možné cesty šíření signálů, které interagují mezi prvky systému.

Bloková schémata se skládají z následujících konstrukčních prvků:

dynamické, provádějící nějaké funkční nebo operátorské spojení mezi jejich vstupními a výstupními signály;

transformující, sloužící k transformaci povahy nebo struktury signálů;

srovnání, ve kterých se signály odečítají nebo sčítají;

odbočné body, ve kterých se cesta šíření signálu větví do několika cest vedoucích do různých bodů v systému;

spoje nebo čáry blokového schématu udávající směr šíření signálu;

místa působení vlivů;

logické, provádějící logické operace.

Výše jsme naznačili, že jakýkoli automatický řídicí systém, podle samotného principu své činnosti, vždy

má alespoň jednu zpětnou vazbu, která slouží k porovnání skutečné a požadované hodnoty regulované veličiny. Dohodli jsme se, že tento druh zpětné vazby budeme nazývat hlavní.

Je však třeba poznamenat, že moderní systémy automatického řízení mají kromě hlavních zpětných vazeb, jejichž počet se rovná počtu řízených veličin, často ještě několik pomocných nebo lokálních zpětných vazeb. Automatické řídicí systémy s jednou regulovanou veličinou, které mají pouze jednu hlavní zpětnou vazbu a žádnou místní zpětnou vazbu, se nazývají jednosmyčkové. V jednosmyčkových systémech může akce aplikovaná na libovolný bod obejít systém a vrátit se do původního bodu pouze po jedné objízdné trase (viz obr. II.8). Automatické řídicí systémy, které kromě jedné hlavní zpětné vazby mají jednu nebo více hlavních nebo lokálních zpětných vazeb, se nazývají vícesmyčkové. Systémy s více smyčkami se vyznačují tím, že v nich akce aplikovaná na jakýkoli bod může obejít systém a vrátit se do původního bodu po několika různých obtokových cestách.

Jako příklad vícesmyčkového (dvousmyčkového) automatického řídicího systému s jednou regulovanou veličinou lze uvést servosystém, ve kterém je kromě hlavní zpětné vazby, která slouží ke generování chybového signálu a je prováděna pomocí synchro -senzor a synchronní přijímač, existuje také místní zpětná vazba; ten se provádí pomocí tachogenerátoru a k němu připojeného RC obvodu, jehož napětí se odečítá od chybového signálu.

Příkladem vícesmyčkového, víceproměnného řídicího systému je řídicí systém leteckého motoru, ve kterém mohou být řízenými proměnnými otáčky motoru, plnicí tlak, časování zapalování, teplota oleje, teplota chladicí kapaliny a další proměnné.

Důvody pro zavedení lokální zpětné vazby do automatického řídicího systému jsou velmi odlišné. Používají se tedy například v korekčních prvcích pro převod signálu v souladu s požadovaným zákonem řízení, v zesilovacích prvcích - pro linearizaci, redukci šumu, snížení výstupního odporu, v akčních členech - pro zvýšení výkonu.

Může být zavedena zpětná vazba pokrývající několik sériově zapojených prvků systému, které jim zajistí požadované dynamické vlastnosti.

Rozdělují se vícerozměrné automatické řídicí systémy, tedy systémy s několika řízenými proměnnými

o systémech nevázané a vázané regulace.

Systémy nevázané regulace jsou takové, ve kterých regulátory určené k regulaci různých veličin nejsou vzájemně propojeny a mohou interagovat pouze prostřednictvím společného objektu regulace pro ně. Systémy nevázané regulace lze zase rozdělit na závislé a nezávislé.

Závislé systémy nevázané regulace se vyznačují tím, že v nich změna jedné z řízených veličin závisí na změně ostatních. V důsledku toho nelze v takových systémech procesy regulace různých řízených veličin posuzovat nezávisle, vzájemně izolovaně.

Příkladem závislého systému odpojeného řízení je letadlo s autopilotem, který má nezávislé řídící kanály pro kormidla. Předpokládejme například, že se letadlo odchýlilo od zamýšleného kurzu. To způsobí vychýlení kormidla v důsledku přítomnosti autopilota. Při návratu do daného kurzu se úhlové rychlosti obou nosných ploch letadla a následně na ně působící vztlakové síly vyrovnají, což způsobí převalování letadla. Autopilot pak vychýlí křidélka. V důsledku výchylek směrovky a křidélek se zvýší odpor letadla. Proto začne ztrácet výšku a jeho podélná osa se bude odchylovat od horizontály. Autopilot pak vychýlí výtah.

V uvažovaném příkladu tedy řídicí procesy tří řízených proměnných - směrování, boční náklon a podélné náklony - přísně vzato, nelze považovat na sobě navzájem nezávislé, navzdory přítomnosti nezávislých řídicích kanálů.

Nezávislý systém nespřaženého řízení se vyznačuje tím, že v něm změna každé z řízených veličin nezávisí na změně ostatních, takže procesy regulace různých veličin lze posuzovat izolovaně od sebe. Za příklad nezávislých systémů nespřažené regulace lze často považovat systém regulace počtu otáček hydroturbíny a systém regulace napětí jím otáčeného synchronního generátoru. Řídicí procesy v těchto systémech jsou nezávislé, protože proces regulace napětí obvykle probíhá mnohonásobně rychleji než proces regulace rychlosti.

Systémy sdružené regulace jsou takové systémy, ve kterých regulátory různých regulovaných veličin mají mezi sebou vzájemné vazby, které mezi sebou interagují mimo objekt regulace.

Sdružený řídicí systém se nazývá autonomní, pokud jsou spojení mezi jeho základními regulátory

jsou takové, že změna jedné z regulovaných veličin v procesu regulace nezpůsobí změnu ve zbývajících regulovaných veličinách.