Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

Rwy'n cyhoeddi'r bennod gyntaf o ddarlithoedd ar theori rheolaeth awtomatig, ac ar ôl hynny ni fydd eich bywyd byth yr un fath.

Rhoddir darlithoedd ar y cwrs “Rheoli Systemau Technegol” gan Oleg Stepanovich Kozlov yn yr Adran “Adweithyddion Niwclear a Phlanhigion Pŵer”, Cyfadran “Peirianneg Mecanyddol Pŵer” MSTU. N.E. Bauman. Am yr hyn yr wyf yn ddiolchgar iawn iddo.

Mae'r darlithoedd hyn yn cael eu paratoi ar gyfer eu cyhoeddi ar ffurf llyfr, a chan fod arbenigwyr TAU, myfyrwyr, a'r rhai sydd â diddordeb yn y pwnc, mae croeso i unrhyw feirniadaeth.

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

1. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

1.1. Nodau, egwyddorion rheoli, mathau o systemau rheoli, diffiniadau sylfaenol, enghreifftiau

Mae datblygu a gwella cynhyrchu diwydiannol (ynni, trafnidiaeth, peirianneg fecanyddol, technoleg gofod, ac ati) yn gofyn am gynnydd parhaus mewn cynhyrchiant peiriannau ac unedau, gwella ansawdd y cynnyrch, lleihau costau ac, yn enwedig mewn ynni niwclear, cynnydd sydyn mewn diogelwch (niwclear, ymbelydredd, ac ati) .d.) gweithredu gorsafoedd ynni niwclear a gosodiadau niwclear.

Mae gweithredu'r nodau a osodwyd yn amhosibl heb gyflwyno systemau rheoli modern, gan gynnwys systemau rheoli awtomataidd (gyda chyfranogiad gweithredwr dynol) ac awtomatig (heb gyfranogiad gweithredwr dynol) (CS).

Diffiniad: Mae rheolaeth yn sefydliad o broses dechnolegol benodol sy'n sicrhau cyflawni nod penodol.

Damcaniaeth rheoli yn gangen o wyddoniaeth a thechnoleg fodern. Mae'n seiliedig (yn seiliedig) ar ddisgyblaethau sylfaenol (gwyddonol cyffredinol) (er enghraifft, mathemateg, ffiseg, cemeg, ac ati) a disgyblaethau cymhwysol (electroneg, technoleg microbrosesydd, rhaglennu, ac ati).

Mae unrhyw broses reoli (awtomatig) yn cynnwys y prif gamau (elfennau):

  • cael gwybodaeth am y dasg reoli;
  • cael gwybodaeth am ganlyniad rheoli;
  • dadansoddi gwybodaeth a dderbyniwyd;
  • gweithredu'r penderfyniad (effaith ar y gwrthrych rheoli).

Er mwyn gweithredu'r Broses Reoli, rhaid i'r system reoli (CS) fod â:

  • ffynonellau gwybodaeth am y dasg reoli;
  • ffynonellau gwybodaeth am ganlyniadau rheoli (synwyryddion amrywiol, dyfeisiau mesur, synwyryddion, ac ati);
  • dyfeisiau ar gyfer dadansoddi gwybodaeth a dderbyniwyd a datblygu datrysiadau;
  • actiwadyddion sy'n gweithredu ar y Gwrthrych Rheoli, sy'n cynnwys: rheolydd, moduron, dyfeisiau trosi mwyhad, ac ati.

Diffiniad: Os yw'r system reoli (CS) yn cynnwys yr holl rannau uchod, yna mae ar gau.

Diffiniad: Gelwir rheoli gwrthrych technegol gan ddefnyddio gwybodaeth am ganlyniadau rheoli yn egwyddor adborth.

Yn sgematig, gellir cynrychioli system reoli o'r fath fel:

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.1.1 - Strwythur y system reoli (MS)

Os oes gan y system reoli (CS) ddiagram bloc, y mae ei ffurf yn cyfateb i Ffig. 1.1.1, a swyddogaethau (gweithiau) heb gyfranogiad dynol (gweithredwr), yna fe'i gelwir system rheoli awtomatig (ACS).

Os yw'r system reoli yn gweithredu gyda chyfranogiad person (gweithredwr), yna fe'i gelwir system reoli awtomataidd.

Os yw'r Rheolaeth yn darparu cyfraith benodol o newid gwrthrych mewn amser, waeth beth fo canlyniadau rheolaeth, yna mae rheolaeth o'r fath yn cael ei berfformio mewn dolen agored, a gelwir y rheolaeth ei hun rhaglen a reolir.

Mae systemau dolen agored yn cynnwys peiriannau diwydiannol (llinellau cludo, llinellau cylchdro, ac ati), peiriannau rheoli rhifiadol cyfrifiadurol (CNC): gweler yr enghraifft yn Ffig. 1.1.2.

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Ffig.1.1.2 - Enghraifft o reolaeth rhaglen

Gall y brif ddyfais fod, er enghraifft, yn “gopïwr”.

Gan nad oes unrhyw synwyryddion (mesuriadau) yn yr enghraifft hon yn monitro'r rhan sy'n cael ei gynhyrchu, os, er enghraifft, gosodwyd y torrwr yn anghywir neu ei dorri, yna ni ellir cyflawni'r nod a osodwyd (cynhyrchu'r rhan) (gwireddu). Yn nodweddiadol, mewn systemau o'r math hwn, mae angen rheolaeth allbwn, a fydd ond yn cofnodi gwyriad dimensiynau a siâp y rhan o'r un a ddymunir.

Rhennir systemau rheoli awtomatig yn 3 math:

  • systemau rheoli awtomatig (ACS);
  • systemau rheoli awtomatig (ACS);
  • systemau olrhain (SS).

Mae SAR ac SS yn is-setiau o CCA ==> Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol.

Diffiniad: Gelwir system reoli awtomatig sy'n sicrhau cysondeb unrhyw swm ffisegol (grŵp o feintiau) yn y gwrthrych rheoli yn system reoli awtomatig (ACS).

Systemau rheoli awtomatig (ACS) yw'r math mwyaf cyffredin o systemau rheoli awtomatig.

Rheoleiddiwr awtomatig cyntaf y byd (18fed ganrif) yw rheolydd Watt. Rhoddwyd y cynllun hwn (gweler Ffig. 1.1.3) ar waith gan Watt yn Lloegr i gynnal cyflymder cylchdroi cyson o olwyn injan stêm ac, yn unol â hynny, i gynnal cyflymder cylchdroi cyson (symudiad) y pwli trawsyrru (gwregys). ).

Yn y cynllun hwn elfennau sensitif (synwyryddion mesur) yn “bwysau” (sfferau). Mae “pwysau” (sfferau) hefyd yn “gorfodi” y fraich siglo ac yna'r falf i symud. Felly, gellir dosbarthu'r system hon fel system reoli uniongyrchol, a gellir dosbarthu'r rheolydd fel rheolydd gweithredu uniongyrchol, gan ei fod ar yr un pryd yn cyflawni swyddogaethau “mesurydd” a “rheoleiddiwr”.

Mewn rheolyddion gweithredu uniongyrchol ffynhonnell ychwanegol nid oes angen ynni i symud y rheolydd.

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.1.3 — Cylched rheolydd awtomatig Watt

Mae systemau rheoli anuniongyrchol yn gofyn am bresenoldeb (presenoldeb) mwyhadur (er enghraifft, pŵer), actiwadydd ychwanegol sy'n cynnwys, er enghraifft, modur trydan, servomotor, gyriant hydrolig, ac ati.

Enghraifft o system reoli awtomatig (system reoli awtomatig), yn ystyr lawn y diffiniad hwn, yw system reoli sy'n sicrhau lansiad roced i orbit, lle gall y newidyn rheoledig fod, er enghraifft, yr ongl rhwng y roced echelin a'r normal i'r Ddaear ==> gweler Ffig. 1.1.4.a a ffig. 1.1.4.b

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.1.4(a)
Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.1.4 (b)

1.2. Strwythur systemau rheoli: systemau syml ac amlddimensiwn

Yn y ddamcaniaeth Rheoli Systemau Technegol, mae unrhyw system fel arfer yn cael ei rhannu'n set o ddolenni sy'n gysylltiedig â strwythurau rhwydwaith. Yn yr achos symlaf, mae'r system yn cynnwys un cyswllt, y mae ei fewnbwn yn cael ei gyflenwi â gweithred mewnbwn (mewnbwn), a cheir ymateb y system (allbwn) yn y mewnbwn.

Mewn theori Rheoli Systemau Technegol, defnyddir 2 brif ffordd o gynrychioli cysylltiadau systemau rheoli:

— mewn newidynnau “mewnbwn-allbwn”;

— mewn newidynnau cyflwr (am ragor o fanylion, gweler adrannau 6...7).

Defnyddir cynrychioliad mewn newidynnau mewnbwn-allbwn fel arfer i ddisgrifio systemau cymharol syml sydd ag un “mewnbwn” (un gweithred reoli) ac un “allbwn” (un newidyn rheoledig, gweler Ffigur 1.2.1).

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.2.1 – Cynrychioliad sgematig o system reoli syml

Yn nodweddiadol, defnyddir y disgrifiad hwn ar gyfer systemau rheoli awtomatig technegol syml (systemau rheoli awtomatig).

Yn ddiweddar, mae cynrychiolaeth mewn newidynnau cyflwr wedi dod yn eang, yn enwedig ar gyfer systemau technegol gymhleth, gan gynnwys systemau rheoli awtomatig aml-ddimensiwn. Yn Ffig. Mae 1.2.2 yn dangos cynrychiolaeth sgematig o system rheoli awtomatig aml-ddimensiwn, lle u1(t)...um(t) - gweithredoedd rheoli (fector rheoli), y1(t)…yp(t) — paramedrau addasadwy'r ACS (fector allbwn).

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.2.2 — Cynrychioliad sgematig o system reoli aml-ddimensiwn

Gadewch inni ystyried yn fanylach strwythur yr ACS, a gynrychiolir yn y newidynnau “mewnbwn-allbwn” ac sydd ag un mewnbwn (mewnbwn neu feistr, neu weithred reoli) ac un allbwn (gweithred allbwn neu newidyn rheoledig (neu addasadwy)).

Gadewch inni dybio bod diagram bloc ACS o'r fath yn cynnwys nifer penodol o elfennau (dolenni). Trwy grwpio'r dolenni yn ôl yr egwyddor swyddogaethol (yr hyn y mae'r dolenni'n ei wneud), gellir lleihau diagram strwythurol yr ACS i'r ffurf nodweddiadol ganlynol:

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.2.3 - Diagram bloc o'r system reoli awtomatig

Symbol ε(t) neu newidyn ε(t) yn dynodi'r diffyg cyfatebiaeth (gwall) yn allbwn y ddyfais gymharu, a all “weithredu” yn y modd o weithrediadau rhifyddeg cymharol syml (tynnu, yn llai aml adio) a gweithrediadau cymharol mwy cymhleth (gweithdrefnau).

Fel y1(t) = y(t)*k1lle k1 yw'r ennill, yna ==>
ε(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

Tasg y system reoli yw (os yw'n sefydlog) “gweithio” i ddileu'r diffyg cyfatebiaeth (gwall) ε(t), h.y. ==> ε(t) → 0.

Dylid nodi bod y system reoli yn cael ei heffeithio gan ddylanwadau allanol (rheoli, aflonyddu, ymyrraeth) ac ymyrraeth fewnol. Mae ymyrraeth yn wahanol i effaith gan stochasticity (haprwydd) ei fodolaeth, tra bod effaith bron bob amser yn benderfynol.

I ddynodi'r rheolydd (gweithredu gosod) byddwn yn defnyddio'r naill neu'r llall x(t)Neu u(t).

1.3. Deddfau rheolaeth sylfaenol

Os byddwn yn dychwelyd i'r ffigur olaf (diagram bloc o'r ACS yn Ffig. 1.2.3), yna mae angen "datgelu" rôl y ddyfais trosi ymhelaethu (pa swyddogaethau y mae'n eu cyflawni).

Os yw'r ddyfais trosi mwyhad (ACD) ond yn gwella (neu'n gwanhau) y signal diffyg cyfatebiaeth ε(t), sef: Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegollle Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol– cyfernod cymesuredd (yn yr achos penodol Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol = Cons), yna gelwir dull rheoli o'r fath o system reoli awtomatig dolen gaeedig yn fodd rheolaeth gyfrannol (P-rheolaeth).

Os yw'r uned reoli yn cynhyrchu signal allbwn ε1(t), mewn cyfrannedd â'r gwall ε(t) ac integryn ε(t), h.y. Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol, yna gelwir y modd rheoli hwn cymesurol-integreiddio (rheoli DP). ==> Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegollle b – cyfernod cymesuredd (yn yr achos penodol b = Cons).

Yn nodweddiadol, defnyddir rheolaeth DP i wella cywirdeb rheolaeth (rheoleiddio).

Os yw'r uned reoli yn cynhyrchu signal allbwn ε1(t), sy'n gymesur â'r gwall ε(t) a'i ddeilliad, yna gelwir y modd hwn gwahaniaethu'n gymesur (Rheolaeth PD): ==> Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

Yn nodweddiadol, mae'r defnydd o reolaeth PD yn cynyddu perfformiad yr ACS

Os yw'r uned reoli yn cynhyrchu signal allbwn ε1(t), mewn cyfrannedd â'r gwall ε(t), ei ddeilliad, ac integryn y gwall ==> Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol, yna gelwir y modd hwn, yna gelwir y modd rheoli hwn modd rheoli cyfrannol-integran-gwahaniaethu (rheolaeth PID).

Mae rheolaeth PID yn aml yn caniatáu ichi ddarparu cywirdeb rheoli “da” gyda chyflymder “da”.

1.4. Dosbarthiad systemau rheoli awtomatig

1.4.1. Dosbarthiad yn ôl math o ddisgrifiad mathemategol

Yn seiliedig ar y math o ddisgrifiad mathemategol (hafaliadau dynameg a statig), rhennir systemau rheoli awtomatig (ACS) yn llinol и aflinol systemau (gynnau hunanyredig neu SAR).

Rhennir pob “is-ddosbarth” (llinol ac aflinol) yn nifer o “is-ddosbarthiadau”. Er enghraifft, mae gan ynnau hunanyredig llinol (SAP) wahaniaethau yn y math o ddisgrifiad mathemategol.
Gan y bydd y semester hwn yn ystyried priodweddau deinamig systemau rheoli awtomatig (rheoleiddio) llinol yn unig, isod rydym yn darparu dosbarthiad yn ôl y math o ddisgrifiad mathemategol ar gyfer systemau rheoli awtomatig llinol (ACS):

1) Systemau rheoli awtomatig llinol a ddisgrifir mewn newidynnau mewnbwn-allbwn yn ôl hafaliadau gwahaniaethol cyffredin (ODE) gyda parhaol cyfernodau:

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

lle x(t) – dylanwad mewnbwn; y(t) – dylanwad allbwn (gwerth addasadwy).

Os byddwn yn defnyddio ffurf y gweithredwr (“compact”) o ysgrifennu ODE llinol, yna gellir cynrychioli hafaliad (1.4.1) yn y ffurf ganlynol:

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

ble, p = d/dt — gweithredwr gwahaniaethu; L(p), N(ll) yw'r gweithredwyr gwahaniaethol llinol cyfatebol, sy'n hafal i:

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

2) systemau rheoli awtomatig llinol a ddisgrifir gan hafaliadau gwahaniaethol cyffredin llinol (ODE) gyda newidynnau cyfernodau (mewn amser):

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

Yn yr achos cyffredinol, gellir dosbarthu systemau o'r fath fel systemau rheoli awtomatig aflinol (NSA).

3) Systemau rheoli awtomatig llinol a ddisgrifir gan hafaliadau gwahaniaeth llinol:

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

lle f(…) – swyddogaeth linellol dadleuon; k = 1, 2, 3… - rhifau cyfan; Δt – cyfwng meintioli (cyfwng samplu).

Gall hafaliad (1.4.4) gael ei gynrychioli mewn nodiant “compact”:

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

Yn nodweddiadol, defnyddir y disgrifiad hwn o systemau rheoli awtomatig llinol (ACS) mewn systemau rheoli digidol (gan ddefnyddio cyfrifiadur).

4) Systemau rheoli awtomatig llinol gydag oedi:

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

lle L(p), N(ll) — gweithredwyr gwahaniaethol llinol; τ — oedi neu oedi cyson.

Os bydd y gweithredwyr L(p) и N(p) dirywio (L(p) = 1; N(p) = 1), yna mae hafaliad (1.4.6) yn cyfateb i'r disgrifiad mathemategol o ddeinameg y cyswllt oedi delfrydol:

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

a dangosir darluniad graffig o'i briodweddau yn Ffig. 1.4.1

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.4.1 — Graffiau mewnbwn ac allbwn y cyswllt oedi delfrydol

5) Systemau rheoli awtomatig llinol a ddisgrifir gan hafaliadau gwahaniaethol llinol yn deilliadau rhannol. Gelwir gynnau hunanyredig o'r fath yn aml dosbarthu systemau rheoli. ==> Enghraifft “haniaethol” o ddisgrifiad o'r fath:

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

Mae system o hafaliadau (1.4.7) yn disgrifio deinameg system reoli awtomatig wedi'i dosbarthu'n llinol, h.y. mae'r maint rheoledig yn dibynnu nid yn unig ar amser, ond hefyd ar un cyfesurynnau gofodol.
Os yw'r system reoli yn wrthrych "gofodol", yna ==>

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

lle Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol yn dibynnu ar amser a chyfesurynnau gofodol a bennir gan y fector radiws Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

6) Disgrifiwyd gynnau hunanyredig systemau ODEs, neu systemau o hafaliadau gwahaniaeth, neu systemau o hafaliadau gwahaniaethol rhannol ==> ac ati...

Gellir cynnig dosbarthiad tebyg ar gyfer systemau rheoli awtomatig aflinol (SAP)…

Ar gyfer systemau llinol, bodlonir y gofynion canlynol:

  • llinoledd nodweddion sefydlog yr ACS;
  • llinoledd yr hafaliad dynameg, h.y. mae newidynnau wedi'u cynnwys yn yr hafaliad dynameg dim ond mewn cyfuniad llinellol.

Y nodwedd statig yw dibyniaeth yr allbwn ar faint dylanwad mewnbwn mewn cyflwr cyson (pan fydd yr holl brosesau dros dro wedi darfod).

Ar gyfer systemau a ddisgrifir gan hafaliadau gwahaniaethol cyffredin llinol gyda chyfernodau cyson, ceir y nodwedd statig o'r hafaliad deinamig (1.4.1) trwy osod yr holl dermau ansefydlog i sero ==>

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

Mae Ffigur 1.4.2 yn dangos enghreifftiau o nodweddion statig llinol ac aflinol systemau rheoli awtomatig (rheoleiddio).

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.4.2 - Enghreifftiau o nodweddion llinol sefydlog ac aflinol

Gall aflinoledd termau sy'n cynnwys deilliadau amser mewn hafaliadau deinamig godi wrth ddefnyddio gweithrediadau mathemategol aflinol (*, /, Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol, Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol, pechod, ln, etc.). Er enghraifft, o ystyried hafaliad dynameg rhai gwn hunanyredig “haniaethol”.

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol

Sylwch fod yn yr hafaliad hwn, gyda nodwedd statig llinol Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol yr ail a'r trydydd term (termau deinamig) ar ochr chwith yr hafaliad yw aflinol, felly mae'r ACS a ddisgrifir gan hafaliad tebyg aflinol yn deinamig cynllun.

1.4.2. Dosbarthiad yn ôl natur y signalau a drosglwyddir

Yn seiliedig ar natur y signalau a drosglwyddir, mae systemau rheoli (neu reoleiddio) awtomatig wedi'u rhannu'n:

  • systemau parhaus (systemau parhaus);
  • systemau cyfnewid (systemau gweithredu cyfnewid);
  • systemau gweithredu arwahanol (pwls a digidol).

System parhaus gelwir gweithredu yn ACS o'r fath, ym mhob un o'r dolenni parhaus newid yn y signal mewnbwn dros amser yn cyfateb i barhaus newid yn y signal allbwn, tra gall y gyfraith newid yn y signal allbwn fod yn fympwyol. Er mwyn i'r gwn hunanyredig fod yn barhaus, mae'n angenrheidiol bod nodweddion statig y cyfan roedd cysylltiadau yn barhaus.

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.4.3 - Enghraifft o system barhaus

System ras gyfnewid gelwir gweithredu yn system reoli awtomatig lle mae o leiaf mewn un cyswllt, gyda newid parhaus yn y gwerth mewnbwn, y gwerth allbwn ar rai eiliadau o'r broses reoli yn newid “neidio” yn dibynnu ar werth y signal mewnbwn. Mae nodwedd statig cyswllt o'r fath wedi pwyntiau torri neu torri asgwrn gyda rhwyg.

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.4.4 - Enghreifftiau o nodweddion statig ras gyfnewid

System arwahanol system yw gweithredu lle mae gan y maint allbwn o leiaf mewn un cyswllt, gyda newid parhaus ym maint y mewnbwn math o ysgogiadau unigol, yn ymddangos ar ôl cyfnod penodol o amser.

Gelwir y cyswllt sy'n trosi signal di-dor yn signal arwahanol yn ddolen pwls. Mae math tebyg o signalau a drosglwyddir yn digwydd mewn system reoli awtomatig gyda chyfrifiadur neu reolwr.

Y dulliau a weithredir amlaf (algorithmau) ar gyfer trosi signal mewnbwn parhaus yn signal allbwn pwls yw:

  • modiwleiddio amplitude curiad y galon (PAM);
  • Modiwleiddio lled pwls (PWM).

Yn Ffig. Mae Ffigur 1.4.5 yn cyflwyno darlun graffigol o'r algorithm modiwleiddio osgled pwls (PAM). Ar ben Ffig. cyflwynir dibyniaeth amser x(t) - signal wrth y fynedfa i mewn i'r adran ysgogiad. Arwydd allbwn y bloc pwls (dolen) y(t) – dilyniant o gorbys hirsgwar yn ymddangos gyda nhw parhaol cyfnod meintioli Δt (gweler rhan isaf y ffigur). Mae hyd y corbys yr un peth ac yn hafal i Δ. Mae'r osgled curiad y galon yn allbwn y bloc mewn cyfrannedd â gwerth cyfatebol y signal di-dor x(t) wrth fewnbwn y bloc hwn.

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.4.5 — Gweithredu modyliad osgled curiad y galon

Roedd y dull hwn o fodiwleiddio curiad y galon yn gyffredin iawn yn yr offer mesur electronig o systemau rheoli ac amddiffyn (CPS) o orsafoedd ynni niwclear (NPP) yn 70au...80au'r ganrif ddiwethaf.

Yn Ffig. Mae Ffigur 1.4.6 yn dangos darlun graffigol o'r algorithm modiwleiddio lled pwls (PWM). Ar ben Ffig. Mae 1.14 yn dangos y ddibyniaeth amser x(t) – signal wrth y mewnbwn i'r cyswllt pwls. Arwydd allbwn y bloc pwls (dolen) y(t) – dilyniant o gorbys hirsgwar yn ymddangos gyda chyfnod meintioli cyson Δt (gweler gwaelod Ffig. 1.14). Yr un yw osgled pob curiad. Hyd curiad y galon Δt ar allbwn y bloc yn gymesur â gwerth cyfatebol y signal di-dor x(t) wrth fewnbwn y bloc pwls.

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.4.6 — Gweithredu modiwleiddio lled pwls

Ar hyn o bryd, y dull hwn o fodiwleiddio pwls yw'r mwyaf cyffredin mewn offer mesur electronig o systemau rheoli ac amddiffyn (CPS) o orsafoedd ynni niwclear (NPP) ac ACS systemau technegol eraill.

Wrth gloi'r is-adran hon, dylid nodi os yw'r cysonion amser nodweddiadol mewn dolenni eraill o'r gynnau hunanyredig (SAP) yn sylweddol fwy Δt (yn ôl gorchmynion maint), yna'r system curiad y galon Gellir ei ystyried yn system reoli awtomatig barhaus (wrth ddefnyddio AIM a PWM).

1.4.3. Dosbarthiad yn ôl natur rheolaeth

Yn seiliedig ar natur prosesau rheoli, rhennir systemau rheoli awtomatig i'r mathau canlynol:

  • systemau rheoli awtomatig penderfynol, lle gellir cysylltu'r signal mewnbwn yn ddiamwys â'r signal allbwn (ac i'r gwrthwyneb);
  • ACS stocastig (ystadegol, tebygol), lle mae'r ACS yn “ymateb” i signal mewnbwn penodol ar hap signal allbwn (stochastig).

Nodweddir y signal stocastig allbwn gan:

  • cyfraith dosbarthu;
  • disgwyliad mathemategol (gwerth cyfartalog);
  • gwasgariad (gwyriad safonol).

Gwelir natur stocastig y broses reoli fel arfer yn ACS aflinol yn ei hanfod o safbwynt y nodweddion statig, ac o safbwynt (hyd yn oed i raddau mwy) o aflinoledd y termau deinamig yn yr hafaliadau dynameg.

Cyflwyniad i theori rheolaeth awtomatig. Cysyniadau sylfaenol y ddamcaniaeth rheoli systemau technegol
Reis. 1.4.7 — Dosbarthiad gwerth allbwn system reoli awtomatig stochastig

Yn ogystal â'r prif fathau uchod o ddosbarthu systemau rheoli, mae yna ddosbarthiadau eraill. Er enghraifft, gellir dosbarthu yn ôl y dull rheoli a bod yn seiliedig ar ryngweithio â'r amgylchedd allanol a'r gallu i addasu'r ACS i newidiadau mewn paramedrau amgylcheddol. Rhennir systemau yn ddau ddosbarth mawr:

1) Systemau rheoli cyffredin (nad ydynt yn hunan-addasu) heb eu haddasu; Mae'r systemau hyn yn perthyn i'r categori o rai syml nad ydynt yn newid eu strwythur yn ystod y broses reoli. Nhw yw'r rhai mwyaf datblygedig a ddefnyddir yn eang. Rhennir systemau rheoli cyffredin yn dri is-ddosbarth: dolen agored, dolen gaeedig a systemau rheoli cyfun.

2) Systemau rheoli hunan-addasu (addasol). Yn y systemau hyn, pan fydd amodau allanol neu nodweddion y gwrthrych rheoledig yn newid, mae newid awtomatig (heb ei bennu ymlaen llaw) ym mharagraffau'r ddyfais reoli yn digwydd oherwydd newidiadau yng nghyfernodau'r system reoli, strwythur y system reoli, neu hyd yn oed gyflwyno elfennau newydd. .

Enghraifft arall o ddosbarthu: yn ôl sail hierarchaidd (un lefel, dwy lefel, aml-lefel).

Dim ond defnyddwyr cofrestredig all gymryd rhan yn yr arolwg. Mewngofnodios gwelwch yn dda.

Parhau i gyhoeddi darlithoedd ar UTS?

  • 88,7%Oes118

  • 7,5%Rhif 10

  • 3,8%Dydw i ddim yn gwybod5

Pleidleisiodd 133 o ddefnyddwyr. Ymataliodd 10 o ddefnyddwyr.

Ffynhonnell: hab.com

Ychwanegu sylw