Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsi üzrə mühazirələrin birinci fəslini dərc edirəm, ondan sonra həyatınız heç vaxt əvvəlki kimi olmayacaq.

MDTU-nun “Energetika maşınqayırması” fakültəsinin “Atom reaktorları və elektrik stansiyaları” kafedrasında “Texniki sistemlərin idarə edilməsi” kursu üzrə mühazirələr Oleq Stepanoviç Kozlov tərəfindən aparılır. N.E. Bauman. Buna görə ona çox minnətdaram.

Bu mühazirələr kitab şəklində çapa hazırlanır və TAU mütəxəssisləri, tələbələri və sadəcə olaraq bu mövzu ilə maraqlananlar olduğundan, istənilən tənqidi qəbul etmək olar.

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

1. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

1.1. Məqsədlər, idarəetmə prinsipləri, idarəetmə sistemlərinin növləri, əsas təriflər, nümunələr

Sənaye istehsalının (energetika, nəqliyyat, maşınqayırma, kosmik texnologiya və s.) inkişafı və təkmilləşdirilməsi maşın və aqreqatların məhsuldarlığının davamlı olaraq artırılmasını, məhsulun keyfiyyətinin yaxşılaşdırılmasını, maya dəyərinin azaldılmasını və xüsusilə nüvə enerjisində istehsalın kəskin artırılmasını tələb edir. təhlükəsizliyi (nüvə, radiasiya və s.) .d.) atom elektrik stansiyalarının və nüvə qurğularının istismarı.

Qarşıya qoyulan məqsədlərin həyata keçirilməsi müasir idarəetmə sistemlərinin, o cümlədən həm avtomatlaşdırılmış (insan operatorunun iştirakı ilə), həm də avtomatik (insan operatorunun iştirakı olmadan) idarəetmə sistemlərinin (İS) tətbiqi olmadan mümkün deyil.

Tərif: İdarəetmə müəyyən bir texnoloji prosesin təşkili, qarşıya qoyulmuş məqsədə nail olmağı təmin edir.

Nəzarət nəzəriyyəsi müasir elm və texnikanın bir sahəsidir. O, həm fundamental (ümumi elmi) fənlərə (məsələn, riyaziyyat, fizika, kimya və s.), həm də tətbiqi fənlərə (elektronika, mikroprosessor texnologiyası, proqramlaşdırma və s.) əsaslanır (əsaslanır).

İstənilən idarəetmə prosesi (avtomatik) aşağıdakı əsas mərhələlərdən (elementlərdən) ibarətdir:

  • nəzarət tapşırığı haqqında məlumat əldə etmək;
  • idarəetmənin nəticəsi haqqında məlumat əldə etmək;
  • alınan məlumatların təhlili;
  • qərarın icrası (nəzarət obyektinə təsir).

İdarəetmə Prosesini həyata keçirmək üçün idarəetmə sistemi (CS) aşağıdakılara malik olmalıdır:

  • idarəetmə tapşırığı haqqında məlumat mənbələri;
  • nəzarət nəticələri haqqında məlumat mənbələri (müxtəlif sensorlar, ölçü cihazları, detektorlar və s.);
  • alınan məlumatların təhlili və həllərin işlənib hazırlanması üçün cihazlar;
  • İdarəetmə Obyektində fəaliyyət göstərən aktuatorlar, bunlara daxildir: tənzimləyici, mühərriklər, gücləndirici-çevirici qurğular və s.

Tərif: İdarəetmə sistemi (CS) yuxarıda göstərilən hissələrin hamısını ehtiva edirsə, o zaman bağlıdır.

Tərif: Nəzarət nəticələri haqqında məlumatdan istifadə edərək texniki obyektin idarə edilməsi əks əlaqə prinsipi adlanır.

Sxematik olaraq belə bir idarəetmə sistemi aşağıdakı kimi təqdim edilə bilər:

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.1.1 — İdarəetmə sisteminin strukturu (İS)

İdarəetmə sistemində (CS) bir blok diaqram varsa, forması Şəkil 1.1.1-ə uyğundur. XNUMX və insan (operator) iştirakı olmadan funksiyaları (işləyir), sonra çağırılır avtomatik idarəetmə sistemi (ACS).

Əgər idarəetmə sistemi bir şəxsin (operatorun) iştirakı ilə işləyirsə, o zaman çağırılır avtomatlaşdırılmış idarəetmə sistemi.

Əgər Nəzarət, nəzarətin nəticələrindən asılı olmayaraq, obyektin vaxtında dəyişdirilməsi qanununu təmin edərsə, bu cür nəzarət açıq dövrədə həyata keçirilir və idarəetmə özü adlanır. proqramla idarə olunur.

Açıq dövrəli sistemlərə sənaye maşınları (konveyer xətləri, fırlanan xətlər və s.), kompüter ədədi idarəetmə (CNC) maşınları daxildir: Şəkil 1.1.2-dəki nümunəyə baxın. XNUMX.

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
Şəkil.1.1.2 - Proqrama nəzarət nümunəsi

Əsas cihaz, məsələn, "kopya" ola bilər.

Bu nümunədə istehsal olunan hissəyə nəzarət edən sensorlar (ölçmələr) olmadığından, məsələn, kəsici səhv quraşdırılıbsa və ya qırılıbsa, qarşıya qoyulan məqsədə (hissənin istehsalı) nail olmaq (həyata keçirmək) mümkün deyil. Tipik olaraq, bu tip sistemlərdə çıxış nəzarəti tələb olunur ki, bu da yalnız hissənin ölçülərinin və formasının istəniləndən sapmasını qeyd edəcəkdir.

Avtomatik idarəetmə sistemləri 3 növə bölünür:

  • avtomatik idarəetmə sistemləri (ACS);
  • avtomatik idarəetmə sistemləri (ACS);
  • izləmə sistemləri (SS).

SAR və SS SPG-nin alt çoxluqlarıdır ==> Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları.

Tərif: İdarəetmə obyektində hər hansı fiziki kəmiyyətin (kəmiyyətlər qrupunun) sabitliyini təmin edən avtomatik idarəetmə sisteminə avtomatik idarəetmə sistemi (AKS) deyilir.

Avtomatik idarəetmə sistemləri (ACS) avtomatik idarəetmə sistemlərinin ən çox yayılmış növüdür.

Dünyanın ilk avtomatik tənzimləyicisi (18-ci əsr) Watt tənzimləyicisidir. Bu sxem (bax. Şəkil 1.1.3) buxar maşınının təkərinin sabit fırlanma sürətini saxlamaq və müvafiq olaraq ötürücü kasnağın (kəmər) sabit fırlanma sürətini (hərəkətini) saxlamaq üçün İngiltərədə Vatt tərəfindən həyata keçirilmişdir. ).

Bu sxemdə həssas elementlər (ölçmə sensorları) “çəkilər”dir (kürələr). “Çəkilər” (kürələr) həmçinin rokçu qolunu və sonra klapanı hərəkətə keçirməyə “məcbur edir”. Buna görə də bu sistemi birbaşa idarəetmə sistemi kimi təsnif etmək olar və tənzimləyici kimi təsnif etmək olar birbaşa fəaliyyət göstərən tənzimləyici, çünki o, eyni vaxtda həm “sayğac”, həm də “tənzimləyici” funksiyalarını yerinə yetirir.

Birbaşa fəaliyyət göstərən tənzimləyicilərdə əlavə mənbə tənzimləyicini hərəkət etdirmək üçün enerji tələb olunmur.

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.1.3 — Vatt avtomatik tənzimləyici dövrə

Dolayı idarəetmə sistemləri gücləndiricinin (məsələn, güc) mövcudluğunu (mövcudluğunu) tələb edir, məsələn, elektrik mühərriki, servomotor, hidravlik sürücü və s.

Avtomatik idarəetmə sisteminin (avtomatik idarəetmə sistemi) nümunəsi, bu tərifin tam mənasında, bir raketin orbitə buraxılmasını təmin edən bir idarəetmə sistemidir, burada idarə olunan dəyişən, məsələn, raket arasındakı bucaq ola bilər. ox və Yerin normalı ==> Şəkilə baxın. 1.1.4.a və şək. 1.1.4.b

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.1.4(a)
Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.1.4 (b)

1.2. İdarəetmə sistemlərinin strukturu: sadə və çoxölçülü sistemlər

Texniki Sistemlərin İdarə Edilməsi nəzəriyyəsində hər hansı bir sistem adətən şəbəkə strukturlarına qoşulmuş bağlantılar toplusuna bölünür. Ən sadə halda sistem bir keçiddən ibarətdir, onun girişi giriş hərəkəti (giriş) ilə təmin edilir və sistemin cavabı (çıxış) girişdə alınır.

Texniki Sistemlərin İdarə Edilməsi nəzəriyyəsində idarəetmə sistemlərinin əlaqələrini təmsil etməyin 2 əsas yolu istifadə olunur:

— “giriş-çıxış” dəyişənlərində;

— vəziyyət dəyişənlərində (ətraflı məlumat üçün 6...7 bölməsinə baxın).

Giriş-çıxış dəyişənlərində təmsil adətən bir “giriş” (bir idarəetmə hərəkəti) və bir “çıxış” (bir idarə olunan dəyişən, Şəkil 1.2.1-ə baxın) olan nisbətən sadə sistemləri təsvir etmək üçün istifadə olunur.

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.2.1 – Sadə idarəetmə sisteminin sxematik təsviri

Tipik olaraq, bu təsvir texniki cəhətdən sadə avtomatik idarəetmə sistemləri (avtomatik idarəetmə sistemləri) üçün istifadə olunur.

Son zamanlarda dövlət dəyişənlərində təmsilçilik xüsusilə texniki cəhətdən mürəkkəb sistemlər, o cümlədən çoxölçülü avtomatik idarəetmə sistemləri üçün geniş yayılmışdır. Şəkildə. 1.2.2 çoxölçülü avtomatik idarəetmə sisteminin sxematik təsvirini göstərir, burada u1(t)…um(t) — nəzarət hərəkətləri (nəzarət vektoru), y1(t)…yp(t) — ACS-nin tənzimlənən parametrləri (çıxış vektoru).

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.2.2 — Çoxölçülü idarəetmə sisteminin sxematik təsviri

Gəlin “giriş-çıxış” dəyişənlərində təmsil olunan və bir giriş (giriş və ya əsas və ya idarəetmə hərəkəti) və bir çıxışı (çıxış hərəkəti və ya idarə olunan (və ya tənzimlənən) dəyişən) olan ACS-nin strukturunu daha ətraflı nəzərdən keçirək.

Fərz edək ki, belə ACS-nin blok diaqramı müəyyən sayda elementlərdən (bağlantılardan) ibarətdir. Əlaqələri funksional prinsipə görə qruplaşdırmaqla (əlaqələr nə edir) ACS-nin struktur diaqramını aşağıdakı tipik formaya endirmək olar:

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.2.3 — Avtomatik idarəetmə sisteminin blok sxemi

Simvol ε(t) və ya dəyişən ε(t) həm sadə müqayisəli hesab əməliyyatları (əksər hallarda çıxma, daha az tez-tez toplama), həm də daha mürəkkəb müqayisəli əməliyyatlar (prosedurlar) rejimində "işlənə" bilən müqayisə cihazının çıxışındakı uyğunsuzluğu (səhv) göstərir.

Kimi y1(t) = y(t)*k1Hara k1 qazancdır, onda ==>
ε(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

Nəzarət sisteminin vəzifəsi (sabitdirsə) uyğunsuzluğu (səhv) aradan qaldırmaq üçün "işləmək"dir. ε(t), yəni. ==> ε(t) → 0.

Qeyd etmək lazımdır ki, idarəetmə sisteminə həm xarici təsirlər (nəzarət edən, narahat edən, müdaxilə), həm də daxili müdaxilələr təsir edir. Müdaxilə təsirdən mövcudluğunun stoxastikliyi (təsadüfiliyi) ilə fərqlənir, təsir isə demək olar ki, həmişə deterministikdir.

Nəzarəti təyin etmək üçün (tənzimləmə hərəkəti) ya istifadə edəcəyik x (t)Və ya siz (t).

1.3. Nəzarətin əsas qanunları

Sonuncu rəqəmə qayıtsaq (Şəkil 1.2.3-də ACS-nin blok diaqramı), onda gücləndirici-çevirici qurğunun oynadığı rolu (hansı funksiyaları yerinə yetirir) "deşifrə etmək" lazımdır.

Gücləndirici-çevirici cihaz (ACD) yalnız uyğunsuzluq siqnalını ε(t) gücləndirirsə (və ya zəiflədirsə), yəni: Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışlarıHara Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları– mütənasiblik əmsalı (xüsusi halda Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları = Const), onda qapalı dövrəli avtomatik idarəetmə sisteminin belə idarəetmə rejimi rejim adlanır proporsional nəzarət (P-nəzarət).

İdarəetmə bloku ε(t) xətası və ε(t) inteqralına mütənasib olaraq ε1(t) çıxış siqnalını yaradırsa, yəni. Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları, sonra bu idarəetmə rejimi çağırılır mütənasib inteqrasiya (PI nəzarəti). ==> Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışlarıHara b – mütənasiblik əmsalı (xüsusi halda b = Const).

Tipik olaraq, PI nəzarəti nəzarət (tənzimləmə) dəqiqliyini artırmaq üçün istifadə olunur.

Əgər idarəetmə bloku ε(t) xətası və onun törəməsi ilə mütənasib olan ε1(t) çıxış siqnalını yaradırsa, bu rejim adlanır. mütənasib şəkildə fərqləndirir (PD nəzarəti): ==> Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Tipik olaraq, PD nəzarətinin istifadəsi ACS-nin işini artırır

İdarəetmə bloku ε(t) xətası, onun törəməsi və xətanın inteqralına mütənasib olan ε1(t) çıxış siqnalını yaradırsa ==> Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları, sonra bu rejim çağırılır, sonra bu idarəetmə rejimi çağırılır mütənasib-inteqral-differensial nəzarət rejimi (PID nəzarət).

PID nəzarəti tez-tez "yaxşı" sürət ilə "yaxşı" nəzarət dəqiqliyini təmin etməyə imkan verir

1.4. Avtomatik idarəetmə sistemlərinin təsnifatı

1.4.1. Riyazi təsvirin növünə görə təsnifat

Riyazi təsvirin növünə görə (dinamik və statik tənliklər) avtomatik idarəetmə sistemləri (ACS) bölünür. xətti и qeyri-xətti sistemlər (özüyeriyən silahlar və ya SAR).

Hər bir “alt sinif” (xətti və qeyri-xətti) bir sıra “alt siniflərə” bölünür. Məsələn, xətti özüyeriyən silahlar (SAP) riyazi təsvirin növündə fərqlərə malikdir.
Bu semestr yalnız xətti avtomatik idarəetmə (tənzimləmə) sistemlərinin dinamik xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirəcəyindən, aşağıda xətti avtomatik idarəetmə sistemləri (ACS) üçün riyazi təsvirin növünə görə təsnifat təqdim edirik:

1) adi diferensial tənliklər (ODE) ilə giriş-çıxış dəyişənlərində təsvir olunan xətti avtomatik idarəetmə sistemləri daimi əmsallar:

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

hara x (t) - giriş təsiri; y (t) – çıxış təsiri (tənzimlənən dəyər).

Xətti ODE yazmaq üçün operator (“yığcam”) formasından istifadə etsək, onda (1.4.1) tənliyi aşağıdakı formada təqdim edilə bilər:

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

harada, p = d/dt — fərqləndirmə operatoru; L(p), N(p) aşağıdakılara bərabər olan müvafiq xətti diferensial operatorlardır:

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

2) xətti adi diferensial tənliklər (ODE) ilə təsvir olunan xətti avtomatik idarəetmə sistemləri dəyişənlər (zamanla) əmsallar:

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Ümumi halda belə sistemləri qeyri-xətti avtomatik idarəetmə sistemləri (NSA) kimi təsnif etmək olar.

3) Xətti fərq tənlikləri ilə təsvir olunan xətti avtomatik idarəetmə sistemləri:

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

hara f(...) – arqumentlərin xətti funksiyası; k = 1, 2, 3… - tam ədədlər; Δt – kvantlaşdırma intervalı (nümunə alma intervalı).

Tənlik (1.4.4) “yığcam” notasiya ilə təqdim edilə bilər:

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Tipik olaraq, xətti avtomatik idarəetmə sistemlərinin (ACS) bu təsviri rəqəmsal idarəetmə sistemlərində (kompüterdən istifadə etməklə) istifadə olunur.

4) Gecikmə ilə xətti avtomatik idarəetmə sistemləri:

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

hara L(p), N(p) — xətti diferensial operatorlar; τ — gecikmə vaxtı və ya lag sabiti.

Əgər operatorlar L(p) и N(p) degenerasiya (L(p) = 1; N(p) = 1), onda (1.4.6) tənliyi ideal gecikmə əlaqəsinin dinamikasının riyazi təsvirinə uyğundur:

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

və onun xassələrinin qrafik təsviri Şəkildə göstərilmişdir. 1.4.1

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.4.1 — İdeal gecikmə keçidinin giriş və çıxış qrafikləri

5) xətti diferensial tənliklərlə təsvir olunan xətti avtomatik idarəetmə sistemləri qismən törəmələr. Belə özüyeriyən silahlar tez-tez adlanır paylanmışdır nəzarət sistemləri. ==> Belə təsvirin “mücərrəd” nümunəsi:

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Tənliklər sistemi (1.4.7) xətti paylanmış avtomatik idarəetmə sisteminin dinamikasını təsvir edir, yəni. idarə olunan kəmiyyət yalnız zamandan deyil, həm də bir fəza koordinatından asılıdır.
Əgər idarəetmə sistemi “məkan” obyektidirsə, ==>

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

hara Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları radius vektoru ilə təyin olunan zaman və məkan koordinatlarından asılıdır Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

6) özüyeriyən silahlar təsvir edilmişdir sistemləri ODE-lər və ya fərq tənlikləri sistemləri və ya qismən diferensial tənliklər sistemləri ==> və s.

Oxşar təsnifat qeyri-xətti avtomatik idarəetmə sistemləri (SAP) üçün də təklif oluna bilər...

Xətti sistemlər üçün aşağıdakı tələblər yerinə yetirilir:

  • ACS-nin statik xarakteristikalarının xəttiliyi;
  • dinamika tənliyinin xəttiliyi, yəni. dəyişənlər dinamika tənliyinə daxil edilir yalnız xətti birləşmədə.

Statik xarakteristikası, çıxışın sabit vəziyyətdə (bütün keçici proseslər söndükdə) giriş təsirinin böyüklüyündən asılılığıdır.

Sabit əmsallı xətti adi diferensial tənliklərlə təsvir olunan sistemlər üçün statik xarakteristikası dinamik tənlikdən (1.4.1) bütün qeyri-stasionar həddləri sıfıra bərabər tutmaqla alınır ==>

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Şəkil 1.4.2-də avtomatik idarəetmə (tənzimləmə) sistemlərinin xətti və qeyri-xətti statik xarakteristikası nümunələri göstərilir.

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.4.2 - Statik xətti və qeyri-xətti xüsusiyyətlərin nümunələri

Dinamik tənliklərdə zaman törəmələri olan terminlərin qeyri-xəttiliyi qeyri-xətti riyazi əməliyyatlardan istifadə edərkən yarana bilər (*, /, Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları, Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları, sin, ln və s.). Məsələn, bəzi "mücərrəd" özüyeriyən silahın dinamika tənliyini nəzərə alsaq

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları

Qeyd edək ki, bu tənlikdə xətti statik xarakteristikaya malikdir Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları tənliyin sol tərəfindəki ikinci və üçüncü hədlər (dinamik hədlər) olur qeyri-xətti, buna görə də oxşar tənliklə təsvir edilən ACS-dir qeyri-xətti dinamik plan.

1.4.2. Ötürülən siqnalların xarakterinə görə təsnifat

Ötürülmüş siqnalların xarakterindən asılı olaraq avtomatik idarəetmə (və ya tənzimləmə) sistemləri aşağıdakılara bölünür:

  • fasiləsiz sistemlər (davamlı sistemlər);
  • rele sistemləri (rele fəaliyyət sistemləri);
  • diskret fəaliyyət sistemləri (pulse və rəqəmsal).

Sistem davamlı hərəkətə keçidlərin hər birində belə bir ACS deyilir davamlı zamanla giriş siqnalının dəyişməsi davamlılığına uyğundur çıxış siqnalının dəyişməsi, çıxış siqnalının dəyişmə qanunu isə ixtiyari ola bilər. Özüyeriyən silahın davamlı olması üçün bütün statik xüsusiyyətlərin olması lazımdır bağlantılar davamlı idi.

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.4.3 - Davamlı sistem nümunəsi

Sistem rele hərəkətə avtomatik idarəetmə sistemi deyilir, burada ən azı bir keçiddə, giriş dəyərinin davamlı dəyişməsi ilə idarəetmə prosesinin bəzi anlarında çıxış dəyəri giriş siqnalının dəyərindən asılı olaraq "sıçrayış" dəyişir. Belə bir əlaqənin statik xarakteristikası var qırılma nöqtələri və ya qırılma ilə qırılma.

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.4.4 - Relenin statik xarakteristikası nümunələri

Sistem diskret hərəkət, giriş kəmiyyətinin davamlı dəyişməsi ilə ən azı bir əlaqədə çıxış kəmiyyətinin olduğu bir sistemdir. fərdi impulsların növü, müəyyən müddətdən sonra görünən.

Davamlı siqnalı diskret siqnala çevirən əlaqə impuls bağlantısı adlanır. Ötürülmüş siqnalların oxşar növü kompüter və ya nəzarətçi ilə avtomatik idarəetmə sistemində baş verir.

Davamlı giriş siqnalını impulslu çıxış siqnalına çevirmək üçün ən çox tətbiq olunan üsullar (alqoritmlər) bunlardır:

  • nəbz amplitudasının modulyasiyası (PAM);
  • Pulse eninin modulyasiyası (PWM).

Şəkildə. Şəkil 1.4.5 impuls amplitudasının modulyasiyası (PAM) alqoritminin qrafik təsvirini təqdim edir. Şəklin yuxarısında. zamandan asılılıq göstərilir x (t) - siqnal girişdə impuls bölməsinə. Nəbz blokunun çıxış siqnalı (link) y (t) – ilə görünən düzbucaqlı impulsların ardıcıllığı daimi kvantlaşdırma müddəti Δt (şəklin aşağı hissəsinə baxın). Pulsların müddəti eyni və Δ-ə bərabərdir. Blokun çıxışında impuls amplitudu bu blokun girişindəki x(t) davamlı siqnalının müvafiq dəyərinə mütənasibdir.

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.4.5 — Pulse amplituda modulyasiyasının həyata keçirilməsi

Nəbz modulyasiyasının bu üsulu ötən əsrin 70...80-ci illərində atom elektrik stansiyalarının (AES) idarəetmə və mühafizə sistemlərinin (İS) elektron ölçü cihazlarında çox geniş yayılmışdır.

Şəkildə. Şəkil 1.4.6 impuls eninin modulyasiyası (PWM) alqoritminin qrafik təsvirini göstərir. Şəklin yuxarısında. 1.14 zamandan asılılığı göstərir x (t) – impuls bağlantısına girişdə siqnal. Nəbz blokunun çıxış siqnalı (link) y (t) – sabit kvantlaşdırma dövrü ilə görünən düzbucaqlı impulslar ardıcıllığı Δt (Şəkil 1.14-ün aşağısına baxın). Bütün impulsların amplitudası eynidır. Nəbz müddəti Δt blokun çıxışında fasiləsiz siqnalın müvafiq dəyərinə mütənasibdir x (t) impuls blokunun girişində.

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.4.6 — Pulse eni modulyasiyasının həyata keçirilməsi

Nəbz modulyasiyasının bu üsulu hazırda atom elektrik stansiyalarının (AES) idarəetmə və mühafizə sistemlərinin (CPS) elektron ölçü cihazlarında və digər texniki sistemlərin ACS-lərində ən çox yayılmışdır.

Bu yarımbəndi yekunlaşdıraraq qeyd etmək lazımdır ki, əgər xarakterik vaxt sabitləri özüyeriyən silahların (SAP) digər keçidlərindədirsə. əhəmiyyətli dərəcədə daha çox Δt (böyüklük əmrləri ilə), sonra nəbz sistemi fasiləsiz avtomatik idarəetmə sistemi hesab edilə bilər (istifadə edərkən həm AIM, həm də PWM).

1.4.3. Nəzarətin xarakterinə görə təsnifat

İdarəetmə proseslərinin xarakterindən asılı olaraq avtomatik idarəetmə sistemləri aşağıdakı növlərə bölünür:

  • giriş siqnalının çıxış siqnalı ilə birmənalı şəkildə əlaqələndirilə biləcəyi deterministik avtomatik idarəetmə sistemləri (və əksinə);
  • stoxastik ACS (statistik, ehtimal), burada ACS verilmiş bir giriş siqnalına "cavab verir" təsadüfi (stokastik) çıxış siqnalı.

Çıxış stoxastik siqnalı aşağıdakılarla xarakterizə olunur:

  • paylanma qanunu;
  • riyazi gözlənti (orta dəyər);
  • dispersiya (standart sapma).

İdarəetmə prosesinin stoxastik xarakteri adətən müşahidə olunur mahiyyətcə qeyri-xətti ACS həm statik xarakteristikalar nöqteyi-nəzərindən, həm də dinamika tənliklərindəki dinamik terminlərin qeyri-xəttiliyi (hətta daha çox dərəcədə) nöqteyi-nəzərindən.

Avtomatik idarəetmə nəzəriyyəsinə giriş. Texniki sistemlərin idarə edilməsi nəzəriyyəsinin əsas anlayışları
düyü. 1.4.7 — Stokastik avtomatik idarəetmə sisteminin çıxış dəyərinin paylanması

İdarəetmə sistemlərinin yuxarıda göstərilən əsas təsnifat növləri ilə yanaşı, başqa təsnifatları da mövcuddur. Məsələn, təsnifat nəzarət metoduna uyğun olaraq həyata keçirilə bilər və xarici mühitlə qarşılıqlı əlaqəyə və ACS-ni ətraf mühit parametrlərindəki dəyişikliklərə uyğunlaşdırmaq qabiliyyətinə əsaslana bilər. Sistemlər iki böyük sinfə bölünür:

1) Uyğunlaşmadan adi (özünü tənzimləməyən) idarəetmə sistemləri; Bu sistemlər idarəetmə prosesi zamanı strukturunu dəyişməyən sadə sistemlər kateqoriyasına aiddir. Onlar ən inkişaf etmiş və geniş istifadə olunanlardır. Adi idarəetmə sistemləri üç alt sinifə bölünür: açıq dövrəli, qapalı dövrəli və birləşdirilmiş idarəetmə sistemləri.

2) Özünü tənzimləyən (adaptiv) idarəetmə sistemləri. Bu sistemlərdə idarə olunan obyektin xarici şərtləri və ya xarakteristikaları dəyişdikdə idarəetmə sisteminin əmsallarının, idarəetmə sisteminin strukturunun dəyişməsi və ya hətta yeni elementlərin tətbiqi nəticəsində idarəetmə qurğusunun parametrlərində avtomatik (əvvəlcədən müəyyən edilməmiş) dəyişiklik baş verir. .

Təsnifatın başqa bir nümunəsi: iyerarxik əsasa görə (bir səviyyəli, iki səviyyəli, çoxsəviyyəli).

Sorğuda yalnız qeydiyyatdan keçmiş istifadəçilər iştirak edə bilər. Daxil olunxahiş edirəm.

UTS üzrə mühazirələri dərc etməyə davam edilsin?

  • 88,7%Bəli 118

  • 7,5%№10

  • 3,8%Mən bilmirəm 5

133 istifadəçi səs verib. 10 istifadəçi bitərəf qalıb.

Mənbə: www.habr.com

Добавить комментарий