Автоматические системы в зависимости от выполняемых функций подразделяют на три вида: системы автоматического контроля, разомкнутые системы автоматического управления, замкнутые автоматические системы регулирования.
Система автоматического контроля служит, как указывалось ранее, для автоматического измерения какой-либо величины или ее отклонения от заданного значения. Сигнал от исследуемого объекта поступает на чувствительный элемент, где преобразуется в удобную для индикации или дальнейшей передачи форму. Через усилитель преобразованный сигнал поступает на измерительное устройство, где сравнивается с заданием. Результат сравнения передается на регистрирующее устройство. Если система служит для измерения абсолютной величины, то задающее устройство отсутствует.
Разомкнутая система автоматического управления предназначена автоматически выполнять операции, задаваемые внешними источниками воздействий (задающими устройствами) на входе этой системы в заранее заданные моменты времени или при достижении заранее выбранных условий без контроля выходных величин объекта регулирования. Таким образом, процесс управления не зависит от его конечного результата.
На выходе такой системы отсутствует контроль за исполнением задающего воздействия, т.е. входное воздействие не зависит от хода процесса на выходе, даже если фактический результат процесса управления не соответствует желаемому. В таких системах путь, по которому идут сигналы управления, разомкнут. Для того чтобы разомкнутая система могла нормально функционировать, необходимо ее тщательно отградуировать, т.е. должна быть точно известна связь между значениями задающего воздействия и выходной величины объекта регулирования. Эта связь должна сохраняться при износе деталей механизмов объекта регулирования и системы управления, изменении условий их работы и т.п., что на практике бывает весьма редко. Из-за этого применение подобного рода систем управления ограничено.
Разновидностью разомкнутой системы автоматического управления является разомкнутая система управления по возмущению, в которой управляющее воздействие вводится при изменениях внутри самой системы - при появлении возмущающего воздействия, чтобы компенсировать его. Примером такой системы может служить регулирование уровня жидкости, где возмущающими воздействиями являются изменения расходов жидкости при изменении давления в системе трубопроводов. При нарушении равенства расходов в приточном и сливном трубопроводах регулятор соотношения воздействует на регулирующий орган, чтобы предотвратить отклонение уровня от заданного значения.
Результаты процесса управления в системах подобного рода также не контролируются - значения выходной величины в систему управления не вводятся. Неизбежные неточности работы регулятора в такой системе приводят к отклонению выходной величины от заданного значения, которое накапливается во времени. Поэтому системы управления по возмущению не могут надежно поддерживать постоянное значение выходной величины объекта регулирования, что ограничивает их применение. Следует отметить, что принцип управления по возмущению используют в замкнутых автоматических системах регулирования для улучшения качества регулирования (их дополняют подобными системами или устройствами компенсации влияния отдельных возмущающих воздействий).
Разомкнутость системы, заключающаяся в том, что выход не оказывает никакого влияния на вход системы, являются характерной особенностью ручного регулирования. В системе ручного регулирования уровня величина уровня жидкости в баке (выходное воздействие) не оказывает без вмешательства оператора никакого влияния на положение регулирующего вентиля на трубопроводе питательной воды (входное воздействие). Состояние входа системы приводится в соответствие с состоянием ее выхода благодаря действиям оператора. Таким образом, только вследствие работы оператора система регулирования замыкается.
Если замкнуть выход разомкнутой системы (контрольно-измерительные приборы) со входом (источник воздействия) таким образом, чтобы контрольно-измерительные приборы, измерив некоторые величины, характеризующие определенный процесс в объекте регулирования, сами служили бы одновременно и источником воздействия на систему (причем величина этого воздействия будет зависеть от того, насколько отличаются измеренные величины в объекте регулирования от требуемых значений), то возникает замкнутая автоматическая система регулирования.
Замкнутая автоматическая система регулирования предназначена для автоматического поддержания постоянства одной или нескольких регулируемых величин (регулируемых параметров), характеризующих производственный процесс, или изменения этих величии по заданному закону. В замкнутой автоматической системе регулирования выходная величина объекта непрерывно измеряется и автоматически сравнивается с заданным значением для определения отклонения от задания. Это отклонение является выходным воздействием автоматического регулятора.
В данном случае в автоматическую систему регулирования передается информация о состоянии объекта регулирования в процессе воздействия на него возмущающих и задающего воздействий. В зависимости от величины и знака отклонения регулируемого параметра от заданного автоматический регулятор вырабатывает по определенному закону регулирующее воздействие таким образом, чтобы это отклонение автоматически вводилось к нулю или достаточно малой величине. Практически регулятор изменяет положение регулирующего органа на входе объекта регулирования или непосредственно или с помощью исполнительного механизма.
При таком принципе управления (регулирования) по отклонению можно обойтись одним измерением при наличии любого количества самых различных возмущений. Естественно, что измеряемая выходная величина не может при этом поддерживаться абсолютно точно, так как только отклонение величины от заданного значения вызывает управляющее воздействие на процесс.
Во многих случаях применение комбинированного регулирования, сочетающего в себе принципы регулирования по возмущению и отклонению, бывает более эффективным.