مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

أقوم بنشر الفصل الأول من محاضرات نظرية التحكم الآلي، وبعدها لن تعود حياتك كما كانت.

يلقي أوليغ ستيبانوفيتش كوزلوف محاضرات في دورة "إدارة الأنظمة التقنية" في قسم "المفاعلات النووية ومحطات الطاقة"، كلية "هندسة القوى الميكانيكية" بجامعة MSTU. ن. بومان. وأنا ممتن جدا له.

يتم الآن إعداد هذه المحاضرات للنشر في شكل كتاب، وبما أن هناك متخصصين وطلاب ومهتمين بالموضوع في جامعة TAU، فإننا نرحب بأي انتقاد.

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

1. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

1.1. الأهداف، مبادئ الإدارة، أنواع نظم الإدارة، التعريفات الأساسية، الأمثلة

يتطلب تطوير وتحسين الإنتاج الصناعي (الطاقة، النقل، الهندسة الميكانيكية، تكنولوجيا الفضاء، إلخ) زيادة مستمرة في إنتاجية الآلات والوحدات، وتحسين جودة المنتج، وخفض التكاليف، وخاصة في مجال الطاقة النووية، زيادة حادة في الإنتاج. السلامة (النووية والإشعاعية وغيرها). د.) تشغيل محطات الطاقة النووية والمنشآت النووية.

إن تنفيذ الأهداف المحددة مستحيل دون إدخال أنظمة التحكم الحديثة، بما في ذلك أنظمة التحكم الآلية (بمشاركة مشغل بشري) والتلقائية (بدون مشاركة مشغل بشري) (CS).

تعريف: الإدارة هي تنظيم لعملية تكنولوجية معينة تضمن تحقيق هدف محدد.

نظرية التحكم هو فرع من فروع العلوم والتكنولوجيا الحديثة. وهو يعتمد (على أساس) على كل من التخصصات الأساسية (العلمية العامة) (على سبيل المثال، الرياضيات، والفيزياء، والكيمياء، وما إلى ذلك) والتخصصات التطبيقية (الإلكترونيات، وتكنولوجيا المعالجات الدقيقة، والبرمجة، وما إلى ذلك).

تتكون أي عملية تحكم (تلقائية) من المراحل (العناصر) الرئيسية التالية:

  • الحصول على معلومات حول مهمة المراقبة؛
  • الحصول على معلومات حول نتيجة الإدارة؛
  • تحليل المعلومات الواردة؛
  • تنفيذ القرار (التأثير على كائن التحكم).

لتنفيذ عملية الإدارة، يجب أن يتمتع نظام الإدارة (CS) بما يلي:

  • مصادر المعلومات حول مهمة الإدارة؛
  • مصادر المعلومات حول نتائج التحكم (أجهزة الاستشعار المختلفة، وأجهزة القياس، والكاشفات، وما إلى ذلك)؛
  • أجهزة لتحليل المعلومات الواردة وتطوير الحلول؛
  • المحركات التي تعمل على كائن التحكم، والتي تحتوي على: المنظم، والمحركات، وأجهزة تحويل التضخيم، وما إلى ذلك.

تعريف: إذا كان نظام التحكم (CS) يحتوي على جميع الأجزاء المذكورة أعلاه، فهو مغلق.

تعريف: يُطلق على التحكم في كائن تقني باستخدام معلومات حول نتائج التحكم مبدأ التعليقات.

من الناحية التخطيطية، يمكن تمثيل نظام التحكم هذا على النحو التالي:

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.1.1 — هيكل نظام التحكم (MS)

إذا كان نظام التحكم (CS) يحتوي على مخطط بياني، فإن شكله يتوافق مع الشكل 1.1.1. XNUMX، والوظائف (الأعمال) دون مشاركة الإنسان (المشغل)، ثم يطلق عليه نظام التحكم الآلي (ACS).

إذا كان نظام التحكم يعمل بمشاركة شخص (مشغل)، فسيتم استدعاؤه نظام التحكم الآلي.

إذا كان التحكم يوفر قانونًا معينًا لتغيير كائن ما في الوقت المناسب، بغض النظر عن نتائج التحكم، فسيتم تنفيذ هذا التحكم في حلقة مفتوحة، ويسمى التحكم نفسه التحكم بالبرنامج.

تشمل أنظمة الحلقة المفتوحة الآلات الصناعية (خطوط النقل، الخطوط الدوارة، وما إلى ذلك)، وآلات التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC): انظر المثال في الشكل 1.1.2. XNUMX.

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
الشكل 1.1.2 - مثال للتحكم في البرنامج

يمكن أن يكون الجهاز الرئيسي، على سبيل المثال، "آلة ناسخة".

وبما أنه في هذا المثال لا توجد أجهزة استشعار (قياسات) تراقب الجزء الذي يتم تصنيعه، فإذا تم تركيب القاطع بشكل غير صحيح أو كسره، فلا يمكن تحقيق (تحقيق) الهدف المحدد (إنتاج الجزء). عادة، في أنظمة من هذا النوع، مطلوب التحكم في الإخراج، والذي سيسجل فقط انحراف أبعاد وشكل الجزء عن المطلوب.

تنقسم أنظمة التحكم الآلي إلى 3 أنواع:

  • أنظمة التحكم الآلي (ACS)؛
  • أنظمة التحكم الآلي (ACS)؛
  • أنظمة التتبع (SS).

SAR وSS هما مجموعتان فرعيتان من SPG ==> مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية.

التعريف: نظام التحكم الآلي الذي يضمن ثبات أي كمية فيزيائية (مجموعة الكميات) في كائن التحكم يسمى نظام التحكم الآلي (ACS).

أنظمة التحكم الآلي (ACS) هي النوع الأكثر شيوعًا لأنظمة التحكم الآلي.

أول منظم أوتوماتيكي في العالم (القرن الثامن عشر) هو منظم واط. تم تنفيذ هذا المخطط (انظر الشكل 18) بواسطة وات في إنجلترا للحفاظ على سرعة دوران ثابتة لعجلة محرك بخاري، وبالتالي الحفاظ على سرعة دوران ثابتة (حركة) لبكرة ناقل الحركة (الحزام) ).

في هذا المخطط العناصر الحساسة (أجهزة استشعار القياس) هي "الأوزان" (المجالات). "الأوزان" (الكرات) أيضًا "تجبر" الذراع المتأرجح ثم الصمام على التحرك. لذلك يمكن تصنيف هذا النظام على أنه نظام تحكم مباشر، كما يمكن تصنيف المنظم على أنه منظم الفعل المباشر، لأنه يؤدي في نفس الوقت وظائف كل من "المقياس" و "المنظم".

في الهيئات التنظيمية ذات الفعل المباشر مصدر إضافي لا توجد حاجة إلى طاقة لتحريك المنظم.

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.1.3 — دائرة التنظيم الآلي بالواط

تتطلب أنظمة التحكم غير المباشرة وجود (وجود) مضخم (على سبيل المثال، الطاقة)، ​​ومشغل إضافي يحتوي، على سبيل المثال، على محرك كهربائي، ومحرك مؤازر، ومحرك هيدروليكي، وما إلى ذلك.

مثال على نظام التحكم الآلي (نظام التحكم الآلي)، بالمعنى الكامل لهذا التعريف، هو نظام التحكم الذي يضمن إطلاق الصاروخ إلى المدار، حيث يمكن أن يكون المتغير المتحكم فيه، على سبيل المثال، الزاوية بين الصاروخ المحور والعمودي على الأرض ==> انظر الشكل. 1.1.4.أ والتين. 1.1.4.ب

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.1.4(أ)
مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.1.4 (ب)

1.2. هيكل أنظمة التحكم: أنظمة بسيطة ومتعددة الأبعاد

في نظرية إدارة الأنظمة التقنية، ينقسم أي نظام عادة إلى مجموعة من الروابط المتصلة بهياكل الشبكة. في أبسط الحالات، يحتوي النظام على رابط واحد، يتم تزويد مدخلاته بإجراء الإدخال (الإدخال)، ويتم الحصول على استجابة النظام (الإخراج) عند الإدخال.

في نظرية إدارة الأنظمة الفنية، يتم استخدام طريقتين رئيسيتين لتمثيل روابط أنظمة التحكم:

- في متغيرات "المدخلات والمخرجات"؛

— في متغيرات الحالة (لمزيد من التفاصيل، راجع الأقسام 6...7).

عادةً ما يستخدم التمثيل في متغيرات المدخلات والمخرجات لوصف الأنظمة البسيطة نسبيًا التي تحتوي على "مدخل" واحد (إجراء تحكم واحد) و"مخرج" واحد (متغير واحد متحكم فيه، انظر الشكل 1.2.1).

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.2.1 – تمثيل تخطيطي لنظام تحكم بسيط

عادة، يتم استخدام هذا الوصف لأنظمة التحكم الآلي البسيطة تقنيًا (أنظمة التحكم الآلي).

في الآونة الأخيرة، أصبح التمثيل في متغيرات الحالة منتشرا على نطاق واسع، وخاصة بالنسبة للأنظمة المعقدة تقنيا، بما في ذلك أنظمة التحكم الآلي متعددة الأبعاد. في التين. 1.2.2 يوضح تمثيل تخطيطي لنظام التحكم الآلي متعدد الأبعاد، حيث u1(ر)…أم(ر) - إجراءات التحكم (ناقل التحكم)، ص1(ر)…ص(ر) - معلمات ACS قابلة للتعديل (ناقل الإخراج).

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.2.2 — تمثيل تخطيطي لنظام تحكم متعدد الأبعاد

دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في بنية ACS، ممثلة في متغيرات "المدخلات والمخرجات" ولها مدخل واحد (إدخال أو رئيسي، أو إجراء تحكم) وإخراج واحد (إجراء إخراج أو متغير متحكم فيه (أو قابل للتعديل).

لنفترض أن المخطط التفصيلي لمثل هذه ACS يتكون من عدد معين من العناصر (الروابط). من خلال تجميع الروابط وفقًا للمبدأ الوظيفي (ما تفعله الروابط)، يمكن اختزال المخطط الهيكلي لـ ACS إلى الشكل النموذجي التالي:

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.2.3 — رسم تخطيطي لنظام التحكم الآلي

رمز ε(ر) أو متغير ε(ر) يشير إلى عدم التطابق (الخطأ) عند إخراج جهاز المقارنة، والذي يمكن أن "يعمل" في وضع كل من العمليات الحسابية المقارنة البسيطة (في أغلب الأحيان الطرح، وفي كثير من الأحيان الجمع) وعمليات المقارنة الأكثر تعقيدًا (الإجراءات).

كما y1(ر) = ذ(ر)*k1حيث k1 هو المكسب، ثم ==>
ε(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

مهمة نظام التحكم (إذا كان مستقراً) هي "العمل" لإزالة عدم التطابق (الخطأ) ε(ر)، أي. ==> ε(ر) → 0.

وتجدر الإشارة إلى أن نظام التحكم يتأثر بكل من المؤثرات الخارجية (السيطرة، الإزعاج، التداخل) والتداخل الداخلي. يختلف التدخل عن التأثير من خلال العشوائية (العشوائية) لوجوده، في حين أن التأثير دائمًا ما يكون حتميًا.

لتعيين عنصر التحكم (إجراء الإعداد) سنستخدم إما س (ر)أو ش (ر).

1.3. القوانين الأساسية للرقابة

إذا عدنا إلى الشكل الأخير (مخطط كتلة ACS في الشكل 1.2.3)، فمن الضروري "فك تشفير" الدور الذي يلعبه جهاز تحويل التضخيم (ما هي الوظائف التي يؤديها).

إذا كان جهاز تحويل التضخيم (ACD) يعزز (أو يخفف) فقط إشارة عدم التطابق ε(t)، وهي: مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنيةحيث مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية- معامل التناسب (في الحالة الخاصة مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية = Const)، فإن وضع التحكم هذا لنظام التحكم الآلي ذو الحلقة المغلقة يسمى الوضع السيطرة النسبية (P-التحكم).

إذا قامت وحدة التحكم بتوليد إشارة خرج ε1(t)، تتناسب مع الخطأ ε(t) وتكامل ε(t)، أي. مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية، ثم يتم استدعاء وضع التحكم هذا التكامل النسبي (تحكم PI). ==> مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنيةحيث b - معامل التناسب (في الحالة الخاصة ب = ثابت).

عادة، يتم استخدام التحكم PI لتحسين دقة التحكم (التنظيم).

إذا قامت وحدة التحكم بتوليد إشارة خرج ε1(t)، متناسبة مع الخطأ ε(t) ومشتقته، فإن هذا الوضع يسمى التمايز النسبي (تحكم PD): ==> مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

عادةً ما يؤدي استخدام التحكم PD إلى زيادة أداء ACS

إذا قامت وحدة التحكم بتوليد إشارة خرج ε1(t)، تتناسب مع الخطأ ε(t) ومشتقته وتكامل الخطأ ==> مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية، ثم يتم استدعاء هذا الوضع ثم يتم استدعاء وضع التحكم هذا وضع التحكم التناسبي التكاملي التفاضلي (التحكم PID).

غالبًا ما يسمح لك التحكم PID بتوفير دقة تحكم "جيدة" وسرعة "جيدة".

1.4. تصنيف أنظمة التحكم الآلي

1.4.1. التصنيف حسب نوع الوصف الرياضي

بناءً على نوع الوصف الرياضي (معادلات الديناميكية والإحصائيات) تنقسم أنظمة التحكم الآلي (ACS) إلى خطي и غير خطية الأنظمة (البنادق ذاتية الدفع أو SAR).

وتنقسم كل "فئة فرعية" (خطية وغير خطية) إلى عدد من "الفئات الفرعية". على سبيل المثال، تحتوي المدافع الخطية ذاتية الدفع (SAP) على اختلافات في نوع الوصف الرياضي.
نظرًا لأن هذا الفصل الدراسي سينظر في الخصائص الديناميكية لأنظمة التحكم الآلي الخطي (التنظيم) فقط، فإننا نقدم أدناه تصنيفًا وفقًا لنوع الوصف الرياضي لأنظمة التحكم الآلي الخطي (ACS):

1) أنظمة التحكم الآلي الخطية الموصوفة في متغيرات المدخلات والمخرجات بواسطة المعادلات التفاضلية العادية (ODE) مع دائم المعاملات:

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

حيث س (ر) - تأثير المدخلات؛ ص (ر) - تأثير الإخراج (قيمة قابلة للتعديل).

إذا استخدمنا صيغة العامل ("المدمج") لكتابة ODE خطي، فيمكن تمثيل المعادلة (1.4.1) بالشكل التالي:

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

أين، ع = د / دينارا - عامل التمايز؛ ل (ع)، ن (ع) هي العوامل التفاضلية الخطية المقابلة، والتي تساوي:

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

2) أنظمة التحكم الآلي الخطية الموصوفة بالمعادلات التفاضلية العادية الخطية (ODE) ذات المتغيرات (في الوقت المناسب) المعاملات:

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

في الحالة العامة، يمكن تصنيف هذه الأنظمة على أنها أنظمة تحكم آلي غير خطية (NSA).

3) أنظمة التحكم الآلي الخطية الموصوفة بمعادلات الفرق الخطية:

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

حيث F(…) - الدالة الخطية للوسائط؛ ك = 1، 2، 3... - الأعداد الكلية؛ Δt - الفاصل الزمني للتكميم (فاصل أخذ العينات).

يمكن تمثيل المعادلة (1.4.4) بترميز "مدمج":

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

عادة، يتم استخدام هذا الوصف لأنظمة التحكم الآلي الخطي (ACS) في أنظمة التحكم الرقمية (باستخدام الكمبيوتر).

4) أنظمة التحكم الآلي الخطية مع التأخير:

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

حيث ل (ع)، ن (ع) — العوامل التفاضلية الخطية؛ τ - تأخر الوقت أو تأخر ثابت.

إذا كان المشغلون ل (ع) и ن (ع) منحط (ل (ع) = 1؛ ن (ع) = 1)، فإن المعادلة (1.4.6) تتوافق مع الوصف الرياضي لديناميات وصلة التأخير المثالية:

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

ويظهر الرسم التوضيحي لخصائصه في الشكل. 1.4.1

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.4.1 — الرسوم البيانية للمدخلات والمخرجات لوصلة التأخير المثالية

5) أنظمة التحكم الآلي الخطية الموصوفة بالمعادلات التفاضلية الخطية في المشتقات الجزئية. غالبًا ما تسمى هذه البنادق ذاتية الدفع وزعت أنظمة التحكم. ==> مثال "مجرد" لمثل هذا الوصف:

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

نظام المعادلات (1.4.7) يصف ديناميكيات نظام التحكم الآلي الموزع خطيا، أي. لا تعتمد الكمية الخاضعة للرقابة على الوقت فحسب، بل تعتمد أيضًا على إحداثية مكانية واحدة.
إذا كان نظام التحكم كائنًا "مكانيًا"، فعندئذ ==>

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

حيث مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية يعتمد على الإحداثيات الزمنية والمكانية التي يحددها ناقل نصف القطر مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

6) وصف البنادق ذاتية الدفع الأنظمة ODEs، أو أنظمة المعادلات التفاضلية، أو أنظمة المعادلات التفاضلية الجزئية ==> وهكذا...

ويمكن اقتراح تصنيف مماثل لأنظمة التحكم الآلي غير الخطية (SAP)…

بالنسبة للأنظمة الخطية يتم استيفاء المتطلبات التالية:

  • خطية الخصائص الثابتة للـ ACS ؛
  • الخطية للمعادلة الديناميكية، أي. يتم تضمين المتغيرات في معادلة الديناميكيات فقط في تركيبة خطية.

السمة الثابتة هي اعتماد المخرجات على حجم تأثير المدخلات في الحالة المستقرة (عندما تلاشت جميع العمليات العابرة).

بالنسبة للأنظمة الموصوفة بالمعادلات التفاضلية العادية الخطية ذات المعاملات الثابتة، يتم الحصول على الخاصية الثابتة من المعادلة الديناميكية (1.4.1) عن طريق ضبط جميع المصطلحات غير الثابتة على الصفر ==>

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

يوضح الشكل 1.4.2 أمثلة على الخصائص الثابتة الخطية وغير الخطية لأنظمة التحكم الآلي (التنظيم).

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.4.2 - أمثلة على الخصائص الخطية وغير الخطية الثابتة

يمكن أن تنشأ اللاخطية للمصطلحات التي تحتوي على مشتقات زمنية في المعادلات الديناميكية عند استخدام العمليات الرياضية غير الخطية (*، /، مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية, مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية، الخطيئة، قانون الجنسية، وما إلى ذلك). على سبيل المثال، النظر في المعادلة الديناميكية لبعض الأسلحة ذاتية الدفع "المجردة".

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية

لاحظ أنه في هذه المعادلة، مع خاصية ثابتة خطية مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية المصطلحان الثاني والثالث (المصطلحات الديناميكية) على الجانب الأيسر من المعادلة هما غير خطيةوبالتالي فإن ACS الموصوفة بمعادلة مماثلة هي غير خطية في متحرك خطة.

1.4.2. التصنيف حسب طبيعة الإشارات المرسلة

بناءً على طبيعة الإشارات المرسلة، تنقسم أنظمة التحكم (أو التنظيم) الآلي إلى:

  • الأنظمة المستمرة (الأنظمة المستمرة) ؛
  • أنظمة التتابع (أنظمة عمل التتابع) ؛
  • أنظمة العمل المنفصلة (النبضية والرقمية).

النظام مستمر يسمى الإجراء مثل ACS، في كل من الروابط التي مستمر التغيير في إشارة الإدخال مع مرور الوقت يتوافق مع المستمر التغيير في إشارة الخرج، في حين أن قانون التغيير في إشارة الخرج يمكن أن يكون تعسفيا. لكي تكون البندقية ذاتية الدفع مستمرة، من الضروري أن تتمتع جميعها بخصائص ثابتة وكانت الروابط مستمرة.

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.4.3 - مثال على النظام المستمر

النظام تناوب يُطلق على الإجراء اسم نظام التحكم الآلي حيث تتغير قيمة الإخراج في بعض لحظات عملية التحكم في رابط واحد على الأقل، مع تغيير مستمر في قيمة الإدخال، اعتمادًا على قيمة إشارة الإدخال. السمة الثابتة لمثل هذا الارتباط لها نقاط الكسر أو كسر مع تمزق.

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.4.4 - أمثلة على خصائص التتابع الثابتة

النظام منفصلة العمل هو نظام فيه على الأقل رابط واحد، مع تغيير مستمر في كمية المدخلات، يحتوي على كمية الإخراج نوع النبضات الفردية، وتظهر بعد فترة زمنية معينة.

يسمى الارتباط الذي يحول الإشارة المستمرة إلى إشارة منفصلة بالارتباط النبضي. يحدث نوع مماثل من الإشارات المرسلة في نظام التحكم الآلي باستخدام جهاز كمبيوتر أو وحدة تحكم.

الطرق (الخوارزميات) الأكثر شيوعًا لتحويل إشارة الإدخال المستمرة إلى إشارة خرج نبضية هي:

  • تعديل سعة النبض (PAM)؛
  • تعديل عرض النبض (PWM).

في التين. يوضح الشكل 1.4.5 رسمًا بيانيًا لخوارزمية تعديل سعة النبضة (PAM). في الجزء العلوي من الشكل. يتم تقديم الاعتماد على الوقت س (ر) - الإشارة في المدخل في قسم النبض إشارة خرج كتلة النبض (حلقة الوصل) ص (ر) - سلسلة من النبضات المستطيلة تظهر مع دائم فترة التكميم Δt (انظر الجزء السفلي من الشكل). مدة النبضات هي نفسها وتساوي Δ. تتناسب سعة النبضة عند خرج الكتلة مع القيمة المقابلة للإشارة المستمرة x(t) عند دخل هذه الكتلة.

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.4.5 — تنفيذ تعديل سعة النبضة

كانت طريقة تعديل النبض هذه شائعة جدًا في أجهزة القياس الإلكترونية لأنظمة التحكم والحماية (CPS) لمحطات الطاقة النووية (NPP) في السبعينيات والثمانينيات من القرن الماضي.

في التين. يوضح الشكل 1.4.6 رسمًا بيانيًا لخوارزمية تعديل عرض النبضة (PWM). في الجزء العلوي من الشكل. 1.14 يظهر الاعتماد على الوقت س (ر) - إشارة عند مدخل وصلة النبض. إشارة خرج كتلة النبض (حلقة الوصل) ص (ر) - سلسلة من النبضات المستطيلة تظهر مع فترة تكميم ثابتة Δt (انظر أسفل الشكل 1.14). سعة جميع النبضات هي نفسها. مدة النبض Δt عند إخراج الكتلة يتناسب مع القيمة المقابلة للإشارة المستمرة س (ر) عند مدخل كتلة النبض.

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.4.6 — تنفيذ تعديل عرض النبضة

تعد طريقة تعديل النبض هذه حاليًا هي الأكثر شيوعًا في أجهزة القياس الإلكترونية لأنظمة التحكم والحماية (CPS) لمحطات الطاقة النووية (NPP) وACS للأنظمة التقنية الأخرى.

وفي ختام هذا القسم الفرعي، تجدر الإشارة إلى أنه إذا كانت الثوابت الزمنية المميزة في وصلات أخرى من المدافع ذاتية الدفع (SAP) أكثر بكثير Δt (بأمر من الحجم)، ثم نظام النبض يمكن اعتباره نظام تحكم آلي مستمر (عند الاستخدام كل من AIM وPWM).

1.4.3. التصنيف حسب طبيعة السيطرة

بناءً على طبيعة عمليات التحكم تنقسم أنظمة التحكم الآلي إلى الأنواع التالية:

  • أنظمة التحكم الآلي الحتمية، حيث يمكن ربط إشارة الإدخال بشكل لا لبس فيه بإشارة الخرج (والعكس صحيح)؛
  • ACS العشوائي (إحصائي، احتمالي)، حيث "يستجيب" ACS لإشارة إدخال معينة عشوائيا (العشوائية) إشارة الإخراج.

تتميز الإشارة العشوائية الناتجة بما يلي:

  • قانون التوزيع
  • التوقع الرياضي (القيمة المتوسطة)؛
  • التشتت (الانحراف المعياري).

عادة ما يتم ملاحظة الطبيعة العشوائية لعملية التحكم ACS غير الخطية في الأساس سواء من وجهة نظر الخصائص الثابتة، أو من وجهة نظر (وحتى إلى حد أكبر) عدم خطية المصطلحات الديناميكية في المعادلات الديناميكية.

مقدمة لنظرية التحكم الآلي. المفاهيم الأساسية لنظرية التحكم في الأنظمة التقنية
أرز. 1.4.7 — توزيع قيمة مخرجات نظام التحكم الآلي العشوائي

بالإضافة إلى الأنواع الرئيسية المذكورة أعلاه لتصنيف أنظمة التحكم، هناك تصنيفات أخرى. على سبيل المثال، يمكن إجراء التصنيف وفقًا لطريقة التحكم ويعتمد على التفاعل مع البيئة الخارجية والقدرة على تكييف ACS مع التغيرات في المعلمات البيئية. تنقسم الأنظمة إلى فئتين كبيرتين:

1) أنظمة التحكم العادية (غير ذاتية التعديل) دون التكيف؛ تنتمي هذه الأنظمة إلى فئة الأنظمة البسيطة التي لا تتغير بنيتها أثناء عملية الإدارة. هم الأكثر تطورا واستخداما على نطاق واسع. تنقسم أنظمة التحكم العادية إلى ثلاث فئات فرعية: أنظمة الحلقة المفتوحة، والحلقة المغلقة، وأنظمة التحكم المدمجة.

2) أنظمة التحكم ذاتية الضبط (التكيفية). في هذه الأنظمة، عندما تتغير الظروف أو الخصائص الخارجية للكائن المتحكم فيه، يحدث تغيير تلقائي (غير محدد مسبقًا) في معلمات جهاز التحكم بسبب التغيرات في معاملات نظام التحكم أو هيكل نظام التحكم أو حتى إدخال عناصر جديدة .

مثال آخر للتصنيف: على أساس هرمي (مستوى واحد، مستويان، متعدد المستويات).

يمكن للمستخدمين المسجلين فقط المشاركة في الاستطلاع. تسجيل الدخول، من فضلك.

الاستمرار في نشر المحاضرات على UTS؟

  • 88,7%نعم 118

  • 7,5%رقم 10

  • 3,8%لا أعرف 5

صوّت 133 مستخدمًا. امتنع 10 مستخدما عن التصويت.

المصدر: www.habr.com

إضافة تعليق