Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme

Ich veröffentliche das erste Kapitel der Vorlesungen über die Theorie der automatischen Steuerung, nach denen Ihr Leben nie mehr das gleiche sein wird.

Vorlesungen im Kurs „Management technischer Systeme“ werden von Oleg Stepanovich Kozlov an der Abteilung „Kernreaktoren und Kraftwerke“ der Fakultät „Energiemaschinenbau“ der MSTU gehalten. N.E. Baumann. Dafür bin ich ihm sehr dankbar.

Diese Vorträge werden gerade für die Veröffentlichung in Buchform vorbereitet, und da es TAU-Spezialisten, Studenten und einfach Interessierte an dem Thema gibt, ist jede Kritik willkommen.

Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme

1. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme

1.1. Ziele, Managementprinzipien, Arten von Managementsystemen, grundlegende Definitionen, Beispiele

Die Entwicklung und Verbesserung der industriellen Produktion (Energie, Verkehr, Maschinenbau, Raumfahrttechnik etc.) erfordert eine kontinuierliche Steigerung der Produktivität von Maschinen und Anlagen, eine Verbesserung der Produktqualität, eine Kostensenkung und, insbesondere in der Kernenergie, eine starke Steigerung Sicherheit (Kernkraft, Strahlung usw.) .d.) Betrieb von Kernkraftwerken und Kernanlagen.

Die Umsetzung der gesetzten Ziele ist ohne die Einführung moderner Steuerungssysteme, darunter sowohl automatisierte (mit Beteiligung eines menschlichen Bedieners) als auch automatische (ohne Beteiligung eines menschlichen Bedieners) Steuerungssysteme (CS), nicht möglich.

Definition: Management ist die Organisation eines bestimmten technologischen Prozesses, der das Erreichen eines gesetzten Ziels sicherstellt.

Management-Theorie ist ein Zweig der modernen Wissenschaft und Technologie. Es basiert (basiert) sowohl auf grundlegenden (allgemeinwissenschaftlichen) Disziplinen (z. B. Mathematik, Physik, Chemie usw.) als auch auf angewandten Disziplinen (Elektronik, Mikroprozessortechnik, Programmierung usw.).

Jeder Steuerungsprozess (automatisch) besteht aus den folgenden Hauptphasen (Elementen):

  • Einholen von Informationen über die Kontrollaufgabe;
  • Einholung von Informationen über das Ergebnis der Geschäftsführung;
  • Analyse der erhaltenen Informationen;
  • Umsetzung der Entscheidung (Auswirkungen auf das Kontrollobjekt).

Um den Managementprozess umzusetzen, muss das Managementsystem (CS) über Folgendes verfügen:

  • Informationsquellen zur Führungsaufgabe;
  • Informationsquellen über Kontrollergebnisse (verschiedene Sensoren, Messgeräte, Detektoren usw.);
  • Geräte zur Analyse empfangener Informationen und zur Entwicklung von Lösungen;
  • Aktoren, die auf das Steuerobjekt einwirken und Folgendes enthalten: Regler, Motoren, Verstärkungs-Umwandlungsgeräte usw.

Definition: Wenn das Steuerungssystem (CS) alle oben genannten Teile enthält, ist es geschlossen.

Definition: Die Steuerung eines technischen Objekts anhand von Informationen über Steuerungsergebnisse wird als Rückkopplungsprinzip bezeichnet.

Schematisch lässt sich ein solches Steuerungssystem wie folgt darstellen:

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Reis. 1.1.1 — Struktur des Kontrollsystems (MS)

Verfügt das Steuerungssystem (CS) über ein Blockschaltbild, dessen Form der Abb. 1.1.1, und funktioniert (funktioniert) ohne menschliches (Bediener-)Zutun, dann heißt es Automatisches Kontrollsystem (ACS).

Wenn das Steuerungssystem unter Beteiligung einer Person (Bediener) arbeitet, wird es aufgerufen automatisiertes Kontrollsystem.

Wenn die Steuerung unabhängig von den Ergebnissen der Steuerung ein bestimmtes Gesetz zur zeitlichen Änderung eines Objekts bereitstellt, wird diese Steuerung in einem offenen Regelkreis durchgeführt und die Steuerung selbst wird aufgerufen programmgesteuert.

Zu den Open-Loop-Systemen gehören Industriemaschinen (Förderlinien, Rotationslinien usw.) und CNC-Maschinen (Computer Numerical Control): siehe Beispiel in Abb. 1.1.2.

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Abb.1.1.2 – Beispiel einer Programmsteuerung

Das Mastergerät kann beispielsweise ein „Kopierer“ sein.

Da in diesem Beispiel keine Sensoren (Messgeräte) vorhanden sind, die das herzustellende Teil überwachen, kann beispielsweise bei falscher Montage oder einem Bruch des Fräsers das gesetzte Ziel (Herstellung des Teils) nicht erreicht (realisiert) werden. Typischerweise ist in Systemen dieser Art eine Leistungssteuerung erforderlich, die nur die Abweichung der Abmessungen und der Form des Teils vom Soll erfasst.

Automatische Steuerungssysteme werden in drei Typen unterteilt:

  • automatische Kontrollsysteme (ACS);
  • automatische Kontrollsysteme (ACS);
  • Trackingsysteme (SS).

SAR und SS sind Teilmengen von SPG ==> Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme.

Definition: Ein automatisches Kontrollsystem, das die Konstanz einer beliebigen physikalischen Größe (Mengengruppe) im Kontrollobjekt gewährleistet, wird als automatisches Kontrollsystem (ACS) bezeichnet.

Automatische Kontrollsysteme (ACS) sind die häufigste Art automatischer Kontrollsysteme.

Der weltweit erste automatische Regler (18. Jahrhundert) ist der Wattregler. Dieses Schema (siehe Abb. 1.1.3) wurde von Watt in England implementiert, um eine konstante Drehzahl des Rades einer Dampfmaschine und dementsprechend eine konstante Drehzahl (Bewegung) der Übertragungsscheibe (Riemen) aufrechtzuerhalten ).

In diesem Schema empfindliche Elemente (Messsensoren) sind „Gewichte“ (Kugeln). „Gewichte“ (Kugeln) „zwingen“ auch den Kipphebel und dann das Ventil, sich zu bewegen. Daher kann dieses System als direktes Steuerungssystem und der Regler als direktes Steuerungssystem klassifiziert werden direktwirkender Regler, da es gleichzeitig die Funktionen eines „Messgeräts“ und eines „Reglers“ erfüllt.

Bei direkt wirkenden Reglern zusätzliche Quelle Es ist keine Energie erforderlich, um den Regler zu bewegen.

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Reis. 1.1.3 – Automatischer Watt-Reglerkreis

Indirekte Steuerungssysteme erfordern das Vorhandensein (Anwesenheit) eines Verstärkers (z. B. Leistung), eines zusätzlichen Aktuators, der beispielsweise einen Elektromotor, einen Servomotor, einen hydraulischen Antrieb usw. enthält.

Ein Beispiel für ein automatisches Kontrollsystem (automatisches Kontrollsystem) im wahrsten Sinne dieser Definition ist ein Kontrollsystem, das den Start einer Rakete in die Umlaufbahn gewährleistet, wobei die Regelgröße beispielsweise der Winkel zwischen den Raketen sein kann Achse und der Normalen zur Erde ==> siehe Abb. 1.1.4.a und Abb. 1.1.4.b

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Reis. 1.1.4(a)
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Reis. 1.1.4 (b)

1.2. Struktur von Kontrollsystemen: einfache und mehrdimensionale Systeme

In der Theorie des Technischen Systemmanagements wird jedes System üblicherweise in eine Reihe von Gliedern unterteilt, die zu Netzwerkstrukturen verbunden sind. Im einfachsten Fall enthält das System einen Link, dessen Eingang mit einer Eingabeaktion (Eingabe) versorgt wird und am Eingang die Antwort des Systems (Ausgabe) erhalten wird.

In der Theorie des Technischen Systemmanagements werden hauptsächlich zwei Darstellungsweisen der Verknüpfungen von Steuerungssystemen verwendet:

— in „Eingabe-Ausgabe“-Variablen;

— in Zustandsvariablen (weitere Einzelheiten finden Sie in den Abschnitten 6...7).

Die Darstellung in Input-Output-Variablen wird üblicherweise verwendet, um relativ einfache Systeme zu beschreiben, die über einen „Input“ (eine Steueraktion) und einen „Output“ (eine gesteuerte Variable, siehe Abbildung 1.2.1) verfügen.

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Reis. 1.2.1 – Schematische Darstellung eines einfachen Steuerungssystems

Typischerweise wird diese Beschreibung für technisch einfache automatische Steuerungssysteme (automatische Steuerungssysteme) verwendet.

In jüngster Zeit hat die Darstellung in Zustandsvariablen insbesondere für technisch komplexe Systeme, einschließlich mehrdimensionaler automatischer Steuerungssysteme, eine weite Verbreitung gefunden. In Abb. 1.2.2 zeigt eine schematische Darstellung eines mehrdimensionalen automatischen Steuerungssystems, wobei u1(t)…ähm(t) — Kontrollaktionen (Kontrollvektor), y1(t)…yp(t) — einstellbare Parameter des ACS (Ausgangsvektor).

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Reis. 1.2.2 – Schematische Darstellung eines mehrdimensionalen Steuerungssystems

Betrachten wir die Struktur des ACS genauer, dargestellt in den „Eingabe-Ausgabe“-Variablen und mit einem Eingang (Eingabe oder Master oder Steueraktion) und einem Ausgang (Ausgabeaktion oder kontrollierte (oder einstellbare) Variable).

Nehmen wir an, dass das Blockdiagramm eines solchen ACS aus einer bestimmten Anzahl von Elementen (Links) besteht. Durch die Gruppierung der Links nach dem Funktionsprinzip (was die Links tun) kann das Strukturdiagramm des ACS auf die folgende typische Form reduziert werden:

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Reis. 1.2.3 – Blockdiagramm des automatischen Steuersystems

Symbol ε(t) oder variabel ε(t) zeigt die Nichtübereinstimmung (Fehler) am Ausgang des Vergleichsgeräts an, das sowohl im Modus einfacher vergleichender arithmetischer Operationen (meistens Subtraktion, seltener Addition) als auch komplexerer vergleichender Operationen (Prozeduren) „arbeiten“ kann.

Als y1(t) = y(t)*k1Wo k1 ist der Gewinn, dann ==>
ε(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

Die Aufgabe des Kontrollsystems besteht darin, (sofern es stabil ist) daran zu „arbeiten“, die Nichtübereinstimmung (den Fehler) zu beseitigen. ε(t), d.h. ==> ε(t) → 0.

Dabei ist zu beachten, dass das Steuerungssystem sowohl von äußeren Einflüssen (steuernd, störend, störend) als auch von inneren Einflüssen beeinflusst wird. Interferenz unterscheidet sich von Auswirkung durch die Stochastizität (Zufälligkeit) ihrer Existenz, während Auswirkung fast immer deterministisch ist.

Zur Bezeichnung des Steuerelements (Einstellungsaktion) verwenden wir eines von beiden x (t)Oder u (t).

1.3. Grundgesetze der Kontrolle

Kehren wir zur letzten Abbildung zurück (Blockdiagramm des ACS in Abb. 1.2.3), dann ist es notwendig, die Rolle des Verstärkungs-Umwandlungsgeräts zu „entschlüsseln“ (welche Funktionen es ausführt).

Wenn das Verstärkungs-Umwandlungsgerät (ACD) das Fehlanpassungssignal ε(t) nur verstärkt (oder dämpft), nämlich: Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer SystemeWo Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme– Verhältnismäßigkeitskoeffizient (im Einzelfall Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme = Const), dann wird ein solcher Steuermodus eines automatischen Steuersystems mit geschlossenem Regelkreis als Modus bezeichnet Proportionale Steuerung (P-Steuerung).

Wenn die Steuereinheit ein Ausgangssignal ε1(t) erzeugt, das proportional zum Fehler ε(t) und dem Integral von ε(t) ist, d. h. Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme, dann wird dieser Steuermodus aufgerufen proportional integrierend (PI-Steuerung). ==> Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer SystemeWo b – Verhältnismäßigkeitskoeffizient (im Einzelfall b = Konst).

Typischerweise wird die PI-Steuerung verwendet, um die Genauigkeit der Steuerung (Regelung) zu verbessern.

Wenn die Steuereinheit ein Ausgangssignal ε1(t) erzeugt, das proportional zum Fehler ε(t) und seiner Ableitung ist, wird dieser Modus aufgerufen proportional differenzieren (PD-Steuerung): ==> Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme

Typischerweise erhöht der Einsatz der PD-Steuerung die Leistung des ACS

Wenn die Steuereinheit ein Ausgangssignal ε1(t) erzeugt, das proportional zum Fehler ε(t), seiner Ableitung und dem Integral des Fehlers ist ==> Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme, dann wird dieser Modus aufgerufen, dann wird dieser Steuermodus aufgerufen Proportional-Integral-Differenzierender Steuermodus (PID-Steuerung).

Mit der PID-Regelung können Sie häufig eine „gute“ Regelgenauigkeit bei „guter“ Geschwindigkeit erzielen

1.4. Klassifizierung automatischer Steuerungssysteme

1.4.1. Klassifizierung nach Art der mathematischen Beschreibung

Basierend auf der Art der mathematischen Beschreibung (Gleichungen der Dynamik und Statik) werden automatische Steuerungssysteme (ACS) unterteilt in linear и nichtlinear Systeme (selbstfahrende Waffen oder SAR).

Jede „Unterklasse“ (linear und nichtlinear) ist in eine Reihe von „Unterklassen“ unterteilt. Beispielsweise weisen lineare Selbstfahrlafetten (SAP) Unterschiede in der Art der mathematischen Beschreibung auf.
Da in diesem Semester nur die dynamischen Eigenschaften linearer automatischer Steuerungssysteme (Regelungssysteme) betrachtet werden, geben wir im Folgenden eine Klassifizierung nach der Art der mathematischen Beschreibung für lineare automatische Steuerungssysteme (ACS):

1) Lineare automatische Steuerungssysteme, beschrieben in Eingabe-Ausgabe-Variablen durch gewöhnliche Differentialgleichungen (ODE) mit dauerhaft Koeffizienten:

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wo x (t) – Eingabeeinfluss; y (t) – Ausgangseinfluss (einstellbarer Wert).

Wenn wir die Operatorform („kompakt“) zum Schreiben einer linearen ODE verwenden, kann Gleichung (1.4.1) in der folgenden Form dargestellt werden:

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wo p = d/dt — Differenzierungsoperator; L(p), N(p) sind die entsprechenden linearen Differentialoperatoren, die gleich sind:

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2) Lineare automatische Steuerungssysteme, beschrieben durch lineare gewöhnliche Differentialgleichungen (ODE) mit Variablen (zeitliche) Koeffizienten:

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Im Allgemeinen können solche Systeme als nichtlineare automatische Steuerungssysteme (NSA) klassifiziert werden.

3) Lineare automatische Steuerungssysteme, beschrieben durch lineare Differenzgleichungen:

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wo F(…) – lineare Funktion von Argumenten; k = 1, 2, 3… - ganze Zahlen; t – Quantisierungsintervall (Abtastintervall).

Gleichung (1.4.4) kann in einer „kompakten“ Notation dargestellt werden:

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Typischerweise wird diese Beschreibung linearer automatischer Steuerungssysteme (ACS) in digitalen Steuerungssystemen (unter Verwendung eines Computers) verwendet.

4) Lineare automatische Steuerungssysteme mit Verzögerung:

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wo L(p), N(p) — lineare Differentialoperatoren; τ — Verzögerungszeit oder Verzögerungskonstante.

Wenn die Betreiber L(p) и N(p) degenerieren (L(p) = 1; N(p) = 1), dann entspricht Gleichung (1.4.6) der mathematischen Beschreibung der Dynamik der idealen Verzögerungsstrecke:

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und eine grafische Darstellung seiner Eigenschaften ist in Abb. dargestellt. 1.4.1

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Reis. 1.4.1 – Diagramme der Eingabe und Ausgabe der idealen Verzögerungsverbindung

5) Lineare automatische Steuerungssysteme, beschrieben durch lineare Differentialgleichungen in partielle Ableitungen. Solche Selbstfahrlafetten werden oft als Selbstfahrlafetten bezeichnet verteilt Kontroll systeme. ==> Ein „abstraktes“ Beispiel für eine solche Beschreibung:

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Das Gleichungssystem (1.4.7) beschreibt die Dynamik eines linear verteilten automatischen Steuerungssystems, d.h. die kontrollierte Größe hängt nicht nur von der Zeit, sondern auch von einer Raumkoordinate ab.
Wenn das Steuerungssystem ein „räumliches“ Objekt ist, dann ==>

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wo Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme hängt von der Zeit und den räumlichen Koordinaten ab, die durch den Radiusvektor bestimmt werden Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme

6) selbstfahrende Waffen beschrieben Systeme ODEs oder Systeme von Differenzengleichungen oder Systeme von partiellen Differentialgleichungen ==> und so weiter ...

Eine ähnliche Klassifizierung kann für nichtlineare automatische Steuerungssysteme (SAP) vorgeschlagen werden …

Für lineare Systeme werden folgende Anforderungen erfüllt:

  • Linearität der statischen Eigenschaften des ACS;
  • Linearität der Dynamikgleichung, d.h. Variablen werden in die Dynamikgleichung einbezogen nur in Linearkombination.

Die statische Kennlinie ist die Abhängigkeit des Ausgangs von der Größe des Eingangseinflusses im stationären Zustand (wenn alle transienten Prozesse abgeklungen sind).

Für Systeme, die durch lineare gewöhnliche Differentialgleichungen mit konstanten Koeffizienten beschrieben werden, wird die statische Charakteristik aus der dynamischen Gleichung (1.4.1) erhalten, indem alle instationären Terme auf Null gesetzt werden ==>

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Abbildung 1.4.2 zeigt Beispiele für lineare und nichtlineare statische Eigenschaften automatischer Steuerungs- (Regelungs-) Systeme.

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Reis. 1.4.2 – Beispiele für statische lineare und nichtlineare Kennlinien

Nichtlinearität von Termen, die Zeitableitungen in dynamischen Gleichungen enthalten, kann bei der Verwendung nichtlinearer mathematischer Operationen (*, /, Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme, Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme, Sünde, ln usw.). Betrachten wir zum Beispiel die Dynamikgleichung einer „abstrakten“ selbstfahrenden Waffe

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Beachten Sie, dass in dieser Gleichung eine lineare statische Charakteristik vorliegt Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme Der zweite und dritte Term (dynamische Terme) auf der linken Seite der Gleichung sind nichtlinear, daher ist das ACS durch eine ähnliche Gleichung beschrieben nichtlinear in dynamisch planen.

1.4.2. Klassifizierung nach der Art der übertragenen Signale

Basierend auf der Art der übertragenen Signale werden automatische Steuerungs- (oder Regelungs-)Systeme unterteilt in:

  • kontinuierliche Systeme (kontinuierliche Systeme);
  • Relaissysteme (Relais-Aktionssysteme);
  • diskrete Aktionssysteme (Puls und digital).

System kontinuierlich Aktion wird als ein solches ACS bezeichnet, in dem jeder der Links davon kontinuierlich Änderung des Eingangssignals im Laufe der Zeit entspricht kontinuierlich Änderung des Ausgangssignals, während das Gesetz der Änderung des Ausgangssignals willkürlich sein kann. Damit die selbstfahrende Waffe kontinuierlich ist, ist es notwendig, dass die statischen Eigenschaften aller Die Links waren kontinuierlich.

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Reis. 1.4.3 – Beispiel eines kontinuierlichen Systems

System Relais Als Aktion wird ein automatisches Steuerungssystem bezeichnet, bei dem sich in mindestens einer Verbindung bei einer kontinuierlichen Änderung des Eingangswerts der Ausgangswert in einigen Momenten des Steuerungsprozesses in Abhängigkeit vom Wert des Eingangssignals „sprunghaft“ ändert. Die statische Eigenschaft eines solchen Links hat Bruchstellen oder Fraktur mit Bruch.

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Reis. 1.4.4 – Beispiele für statische Relaiseigenschaften

System diskret Aktion ist ein System, in dem mindestens in einem Glied bei einer kontinuierlichen Änderung der Eingangsmenge die Ausgangsmenge vorhanden ist Art der einzelnen Impulse, erscheint nach einer bestimmten Zeitspanne.

Die Verbindung, die ein kontinuierliches Signal in ein diskretes Signal umwandelt, wird Impulsverbindung genannt. Eine ähnliche Art von übertragenen Signalen kommt in einem automatischen Steuerungssystem mit einem Computer oder einer Steuerung vor.

Die am häufigsten implementierten Methoden (Algorithmen) zur Umwandlung eines kontinuierlichen Eingangssignals in ein gepulstes Ausgangssignal sind:

  • Pulsamplitudenmodulation (PAM);
  • Pulsweitenmodulation (PWM).

In Abb. Abbildung 1.4.5 zeigt eine grafische Darstellung des Pulsamplitudenmodulationsalgorithmus (PAM). Oben in Abb. Zeitabhängigkeit wird dargestellt x (t) - Signal am Eingang in den Impulsbereich. Ausgangssignal des Impulsblocks (Link) y (t) – eine Folge von Rechteckimpulsen, die mit erscheinen permanent Quantisierungsperiode Δt (siehe unterer Teil der Abbildung). Die Dauer der Impulse ist gleich und gleich Δ. Die Impulsamplitude am Ausgang des Blocks ist proportional zum entsprechenden Wert des kontinuierlichen Signals x(t) am Eingang dieses Blocks.

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Reis. 1.4.5 – Implementierung der Pulsamplitudenmodulation

Diese Methode der Pulsmodulation war in den 70er bis 80er Jahren des letzten Jahrhunderts in der elektronischen Messausrüstung von Kontroll- und Schutzsystemen (CPS) von Kernkraftwerken (KKW) weit verbreitet.

In Abb. Abbildung 1.4.6 zeigt eine grafische Darstellung des Pulsweitenmodulationsalgorithmus (PWM). Oben in Abb. 1.14 zeigt die Zeitabhängigkeit x (t) – Signal am Eingang zur Impulsverknüpfung. Ausgangssignal des Impulsblocks (Link) y (t) – eine Folge von Rechteckimpulsen, die mit einer konstanten Quantisierungsperiode auftreten t (siehe unten in Abb. 1.14). Die Amplitude aller Impulse ist gleich. Pulsdauer t am Ausgang des Blocks ist proportional zum entsprechenden Wert des Dauersignals x (t) am Eingang des Impulsblocks.

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Reis. 1.4.6 – Implementierung der Pulsweitenmodulation

Diese Methode der Pulsmodulation ist derzeit die gebräuchlichste in elektronischen Messgeräten von Kontroll- und Schutzsystemen (CPS) von Kernkraftwerken (KKW) und ACS anderer technischer Systeme.

Zum Abschluss dieses Unterabschnitts ist anzumerken, dass, wenn die charakteristischen Zeitkonstanten in anderen Gliedern der Selbstfahrlafetten (SAP) deutlich mehr Δt (um Größenordnungen), dann das Pulssystem kann als kontinuierliches automatisches Kontrollsystem betrachtet werden (bei der Verwendung). sowohl AIM als auch PWM).

1.4.3. Klassifizierung nach Art der Kontrolle

Aufgrund der Art der Steuerungsprozesse werden automatische Steuerungssysteme in folgende Typen unterteilt:

  • deterministische automatische Steuerungssysteme, bei denen das Eingangssignal eindeutig dem Ausgangssignal zugeordnet werden kann (und umgekehrt);
  • stochastisches ACS (statistisch, probabilistisch), bei dem das ACS auf ein gegebenes Eingangssignal „reagiert“. zufällig (stochastisches) Ausgangssignal.

Das ausgegebene stochastische Signal ist gekennzeichnet durch:

  • Verteilungsgesetz;
  • mathematische Erwartung (Durchschnittswert);
  • Streuung (Standardabweichung).

Der stochastische Charakter des Steuerungsprozesses wird normalerweise beobachtet im Wesentlichen nichtlineares ACS sowohl unter dem Gesichtspunkt der statischen Eigenschaften als auch unter dem Gesichtspunkt (noch in größerem Maße) der Nichtlinearität der dynamischen Terme in den Dynamikgleichungen.

Einführung in die Theorie der automatischen Steuerung. Grundbegriffe der Theorie der Steuerung technischer Systeme
Reis. 1.4.7 – Verteilung des Ausgangswerts eines stochastischen automatischen Steuerungssystems

Zusätzlich zu den oben genannten Haupttypen der Klassifizierung von Steuerungssystemen gibt es weitere Klassifizierungen. Beispielsweise kann die Klassifizierung nach der Kontrollmethode erfolgen und auf der Interaktion mit der äußeren Umgebung und der Fähigkeit zur Anpassung des ACS an Änderungen der Umgebungsparameter basieren. Systeme werden in zwei große Klassen unterteilt:

1) Gewöhnliche (nicht selbstanpassende) Steuerungssysteme ohne Anpassung; Diese Systeme gehören zur Kategorie der einfachen Systeme, die ihre Struktur während des Managementprozesses nicht ändern. Sie sind die am weitesten entwickelten und am weitesten verbreiteten. Gewöhnliche Steuerungssysteme werden in drei Unterklassen unterteilt: Steuerungssysteme, Steuerungssysteme mit geschlossenem Regelkreis und kombinierte Steuerungssysteme.

2) Selbstanpassende (adaptive) Kontrollsysteme. Wenn sich in diesen Systemen äußere Bedingungen oder Eigenschaften des gesteuerten Objekts ändern, kommt es aufgrund von Änderungen der Steuersystemkoeffizienten, der Steuersystemstruktur oder sogar der Einführung neuer Elemente zu einer automatischen (nicht vorgegebenen) Änderung der Parameter des Steuergeräts .

Ein weiteres Beispiel für die Klassifizierung: nach hierarchischer Basis (einstufig, zweistufig, mehrstufig).

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Source: habr.com

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