Укрупнённо любая САР состоит из двух элементов: объекта регулирования (ОР) и автоматического регулятора (Р).
К объектам регулирования относятся различные технические устройства либо технологические процессы, в которых происходит преобразование энергии или вещества. Главный судовой двигатель, паровой котёл, компрессор, теплообменный аппарат, судно в целом, процессы изготовления или ремонта деталей либо узлов судового оборудования – всё это примеры объектов регулирования.
Работа любого ОР характеризуется совокупностью показателей, отражающих безопасность и экономичность его эксплуатации. Это физические величины, такие, как давления, температуры, скорости, частоты вращения, мощности и другие. В зависимости от специфики ОР ряд этих величин подлежит автоматическому регулированию, и они называются регулируемыми величинами.
Для схематического изображения элементов САР и их взаимодействия между собой (в информационном смысле) часто используются функциональные схемы. На рис.1.1 приведена функциональная схема объекта регулирования.
OP
xi
zi
yi
Рис.1.1. Функциональная схема объекта регулирования.
y i - регулируемые величины;
z i - внешние возмущения;
x i - регулирующие воздействия.
Любой объект регулирования находится под влиянием внешней среды. Изменение внешних условий отражается на работе объекта, вызывая отклонение регулируемых величин от тех значений, которые соответствуют определенному заданному (требуемому) режиму работы. Все факторы внешней среды, приводящие к изменению регулируемых величин, называются возмущающими воздействиями, или внешними возмущениями. Для того, чтобы препятствовать нежелательным отклонениям регулируемых величин, на ОР от регулятора поступают регулирующие воздействия. Без потери общности в дальнейшем будем изображать ОР, имеющий одну регулируемую величину и находящийся под действием одного возмущающего и одного регулирующего воздействий (рис.1.2).
ОР
x
y
z
Рис.1.2. Обобщенная функциональная схема ОР.
Второй элемент САР – регулятор. Его назначение – выработка и подача на объект такого регулирующего воздействия, которое привело бы регулируемую величину с определенной степенью точности к требуемому, то есть, заданному значению. Очевидно, что для своей работы регулятор должен получать определенную информацию, отражающую взаимодействие объекта регулирования с внешней средой. Кроме того, регулятор должен получать информацию о задаче регулирования, то есть о желаемом для человека значении регулируемой величины (задаваемое значение). Таким образом, в каждой системе регулирования присутствует часть, показанная на рис.1.3.
ОР
Р
u
x
z
y
Рис.1.3. Обязательная часть структуры САР.
у – регулируемая величина; z - внешнее возмущение;
x - регулирующее воздействие; u – управляющее воздействие,
то есть заданное значение регулируемой величины.
Организация структуры САР в целом зависит от того, какой принцип регулирования заложен в её работу.