مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

من فصل اول سخنرانی های تئوری کنترل خودکار را منتشر می کنم که بعد از آن زندگی شما هرگز مثل قبل نخواهد شد.

سخنرانی هایی در مورد دوره "مدیریت سیستم های فنی" توسط اولگ استپانوویچ کوزلوف در بخش "راکتورهای هسته ای و نیروگاه ها" دانشکده "مهندسی مکانیک قدرت" MSTU ارائه می شود. N.E. باومن. که من از او بسیار سپاسگزارم.

این سخنرانی ها به تازگی برای انتشار به صورت کتاب آماده می شوند و از آنجایی که متخصصان دانشگاه، دانشجویان و علاقه مندان صرفاً به این موضوع در آن حضور دارند، هرگونه انتقاد پذیرفته می شود.

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

1. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

1.1. اهداف، اصول مدیریت، انواع سیستم های مدیریت، تعاریف اساسی، مثال ها

توسعه و بهبود تولیدات صنعتی (انرژی، حمل و نقل، مهندسی مکانیک، فناوری فضایی و غیره) مستلزم افزایش مستمر بهره وری ماشین آلات و واحدها، بهبود کیفیت محصول، کاهش هزینه ها و به ویژه در انرژی هسته ای افزایش شدید بهره وری است. ایمنی (هسته ای، تشعشعی و غیره) .د) بهره برداری از نیروگاه های هسته ای و تاسیسات هسته ای.

اجرای اهداف تعیین شده بدون معرفی سیستم های کنترل مدرن، شامل سیستم های کنترل خودکار (با مشارکت اپراتور انسانی) و خودکار (بدون مشارکت اپراتور انسانی) (CS) غیرممکن است.

تعریف: مدیریت سازمانی از یک فرآیند تکنولوژیکی خاص است که دستیابی به یک هدف تعیین شده را تضمین می کند.

تئوری کنترل شاخه ای از علم و فناوری مدرن است. بر اساس (بر اساس) رشته های بنیادی (علمی عمومی) (به عنوان مثال، ریاضیات، فیزیک، شیمی و غیره) و رشته های کاربردی (الکترونیک، فناوری ریزپردازنده، برنامه نویسی و غیره) است.

هر فرآیند کنترل (خودکار) شامل مراحل اصلی زیر است (عناصر):

  • به دست آوردن اطلاعات در مورد وظیفه کنترل؛
  • به دست آوردن اطلاعات در مورد نتیجه مدیریت؛
  • تجزیه و تحلیل اطلاعات دریافتی؛
  • اجرای تصمیم (تأثیر بر شی کنترل).

برای پیاده سازی فرآیند مدیریت، سیستم مدیریت (CS) باید دارای:

  • منابع اطلاعاتی در مورد وظیفه مدیریت؛
  • منابع اطلاعاتی در مورد نتایج کنترل (سنسورهای مختلف، دستگاه های اندازه گیری، آشکارسازها و غیره)؛
  • دستگاه هایی برای تجزیه و تحلیل اطلاعات دریافتی و توسعه راه حل ها؛
  • محرک هایی که روی شیء کنترلی عمل می کنند، شامل: رگولاتور، موتورها، دستگاه های تبدیل تقویت کننده و غیره.

تعریف: اگر سیستم کنترل (CS) شامل تمام قسمت های فوق باشد، بسته است.

تعریف: کنترل یک شیء فنی با استفاده از اطلاعات مربوط به نتایج کنترل، اصل بازخورد نامیده می شود.

به طور شماتیک، چنین سیستم کنترلی را می توان به صورت زیر نشان داد:

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.1.1 - ساختار سیستم کنترل (MS)

اگر سیستم کنترل (CS) دارای بلوک دیاگرام باشد که شکل آن مطابق شکل 1.1.1 است. XNUMX، و بدون مشارکت انسان (اپراتور) کار می کند، سپس نامیده می شود سیستم کنترل اتوماتیک (ACS).

اگر سیستم کنترل با مشارکت یک فرد (اپراتور) عمل کند، نامیده می شود سیستم کنترل خودکار.

اگر Control قانون معینی از تغییر یک شی را در زمان ارائه کند، بدون توجه به نتایج کنترل، آنگاه چنین کنترلی در یک حلقه باز انجام می شود و خود کنترل نامیده می شود. برنامه کنترل شده.

سیستم‌های حلقه باز شامل ماشین‌های صنعتی (خطوط نقاله، خطوط دوار و غیره)، ماشین‌های کنترل عددی کامپیوتری (CNC) می‌شوند: به مثال در شکل 1.1.2 مراجعه کنید. XNUMX.

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
Fig.1.1.2 - نمونه ای از کنترل برنامه

دستگاه اصلی می تواند، برای مثال، یک "کپی" باشد.

از آنجایی که در این مثال هیچ سنسور (اندازه گیری) نظارت بر قطعه در حال ساخت وجود ندارد، برای مثال اگر کاتر اشتباه نصب شده باشد یا شکسته باشد، آنگاه به هدف تعیین شده (تولید قطعه) نمی توان دست یافت (تحقق کرد). به طور معمول در سیستم هایی از این نوع کنترل خروجی مورد نیاز است که تنها انحراف ابعاد و شکل قطعه از مورد نظر را ثبت می کند.

سیستم های کنترل اتوماتیک به 3 نوع تقسیم می شوند:

  • سیستم های کنترل اتوماتیک (ACS)؛
  • سیستم های کنترل اتوماتیک (ACS)؛
  • سیستم های ردیابی (SS).

SAR و SS زیر مجموعه های SPG ==> هستند مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی.

تعریف: یک سیستم کنترل خودکار که ثبات هر کمیت فیزیکی (گروهی از مقادیر) را در شیء کنترل تضمین می کند، سیستم کنترل خودکار (ACS) نامیده می شود.

سیستم های کنترل خودکار (ACS) رایج ترین نوع سیستم های کنترل خودکار هستند.

اولین تنظیم کننده خودکار جهان (قرن 18) تنظیم کننده وات است. این طرح (نگاه کنید به شکل 1.1.3) توسط Watt در انگلستان برای حفظ سرعت ثابت چرخش چرخ یک موتور بخار و بر این اساس، برای حفظ سرعت ثابت چرخش (حرکت) قرقره انتقال (تسمه) اجرا شد. ).

در این طرح عناصر حساس (حسگرهای اندازه گیری) "وزن" (کره) هستند. "وزن ها" (کره ها) همچنین بازوی تکان دهنده و سپس دریچه را مجبور به حرکت می کنند. بنابراین، این سیستم را می توان به عنوان یک سیستم کنترل مستقیم، و رگولاتور را می توان طبقه بندی کرد تنظیم کننده مستقیم، زیرا به طور همزمان عملکردهای "متر" و "تنظیم کننده" را انجام می دهد.

در رگولاتورهای مستقیم منبع اضافی برای حرکت رگولاتور به انرژی نیاز نیست.

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.1.3 - مدار تنظیم کننده اتوماتیک وات

سیستم های کنترل غیرمستقیم نیاز به حضور (حضور) تقویت کننده (به عنوان مثال قدرت)، یک محرک اضافی شامل موتور الکتریکی، سروموتور، درایو هیدرولیک و غیره دارند.

نمونه ای از سیستم کنترل خودکار (سیستم کنترل خودکار)، به معنای کامل این تعریف، سیستم کنترلی است که پرتاب موشک به مدار را تضمین می کند، جایی که مقدار کنترل شده می تواند مثلاً زاویه بین موشک باشد. محور و نرمال نسبت به زمین ==> شکل. 1.1.4.a و شکل. 1.1.4.b

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.1.4 (a)
مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.1.4 (ب)

1.2. ساختار سیستم های کنترل: سیستم های ساده و چند بعدی

در تئوری مدیریت سیستم های فنی، هر سیستمی معمولاً به مجموعه ای از پیوندهای متصل به ساختارهای شبکه تقسیم می شود. در ساده ترین حالت، سیستم شامل یک لینک است که ورودی آن با یک عمل ورودی (ورودی) عرضه می شود و پاسخ سیستم (خروجی) در ورودی به دست می آید.

در تئوری مدیریت سیستم های فنی از 2 روش اصلی برای نمایش پیوندهای سیستم های کنترل استفاده می شود:

- در متغیرهای "ورودی-خروجی"؛

- در متغیرهای حالت (برای جزئیات بیشتر به بخش 6...7 مراجعه کنید).

نمایش در متغیرهای ورودی-خروجی معمولاً برای توصیف سیستم های نسبتاً ساده ای استفاده می شود که دارای یک "ورودی" (یک عمل کنترل) و یک "خروجی" (یک متغیر کنترل شده، به شکل 1.2.1 مراجعه کنید).

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.2.1 - نمایش شماتیک یک سیستم کنترل ساده

به طور معمول، این توصیف برای سیستم های کنترل خودکار از نظر فنی ساده (سیستم های کنترل خودکار) استفاده می شود.

اخیرا، نمایش در متغیرهای حالت، به ویژه برای سیستم‌های پیچیده فنی، از جمله سیستم‌های کنترل خودکار چند بعدی، گسترده شده است. در شکل 1.2.2 یک نمایش شماتیک از یک سیستم کنترل خودکار چند بعدی را نشان می دهد، که در آن u1(t)…um(t) - اقدامات کنترلی (بردار کنترل)، y1(t)…yp(t) - پارامترهای قابل تنظیم ACS (بردار خروجی).

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.2.2 - نمایش شماتیک یک سیستم کنترل چند بعدی

اجازه دهید ساختار ACS را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم که در متغیرهای "ورودی-خروجی" نشان داده شده و دارای یک ورودی (ورودی یا اصلی، یا کنش کنترل) و یک خروجی (عمل خروجی یا متغیر کنترل شده (یا قابل تنظیم) است).

اجازه دهید فرض کنیم که نمودار بلوک چنین ACS از تعداد معینی از عناصر (پیوندها) تشکیل شده است. با گروه بندی پیوندها بر اساس اصل عملکردی (آنچه پیوندها انجام می دهند)، نمودار ساختاری ACS را می توان به شکل معمولی زیر کاهش داد:

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.2.3 - بلوک دیاگرام سیستم کنترل خودکار

سمبل ε(t) یا متغیر ε(t) نشان دهنده عدم تطابق (خطا) در خروجی دستگاه مقایسه است، که می تواند در حالت عملیات محاسباتی ساده (اغلب تفریق، کمتر جمع) و عملیات مقایسه ای پیچیده تر (رویه ها) "عمل کند".

مانند y1(t) = y(t)*k1جایی که k1 سود است، پس ==>
ε(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

وظیفه سیستم کنترل (در صورت پایدار بودن) این است که برای از بین بردن عدم تطابق (خطا) "کار" کند. ε(t)، یعنی ==> ε(t) → 0.

لازم به ذکر است که سیستم کنترل هم تحت تأثیر تأثیرات خارجی (کنترل کننده، مزاحم، تداخل) و هم از تداخل داخلی است. تداخل با تأثیر تصادفی (تصادفی) وجود آن متفاوت است، در حالی که تأثیر تقریباً همیشه قطعی است.

برای تعیین کنترل (عمل تنظیم) از هر کدام استفاده خواهیم کرد x (t)یا تو (تی).

1.3. قوانین اساسی کنترل

اگر به آخرین شکل (نمودار بلوک ACS در شکل 1.2.3) برگردیم، لازم است نقشی را که دستگاه تبدیل تقویت کننده بازی می کند (چه عملکردهایی انجام می دهد) "رمزگشایی" کنیم.

اگر دستگاه تبدیل تقویت کننده (ACD) فقط سیگنال عدم تطابق ε(t) را تقویت کند (یا تضعیف کند)، یعنی: مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنیجایی که مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی- ضریب تناسب (در مورد خاص مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی = Const)، پس چنین حالت کنترلی یک سیستم کنترل خودکار حلقه بسته حالت نامیده می شود کنترل متناسب (P-کنترل).

اگر واحد کنترل یک سیگنال خروجی ε1(t)، متناسب با خطا ε(t) و انتگرال ε(t) تولید کند، یعنی. مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی، سپس این حالت کنترل فراخوانی می شود متناسب با ادغام (کنترل PI). ==> مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنیجایی که b - ضریب تناسب (در مورد خاص b = Const).

به طور معمول، کنترل PI برای بهبود دقت کنترل (تنظیم) استفاده می شود.

اگر واحد کنترل یک سیگنال خروجی ε1(t)، متناسب با خطای ε(t) و مشتق آن تولید کند، این حالت نامیده می شود. متمایز کننده متناسب (کنترل PD): ==> مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

به طور معمول، استفاده از کنترل PD باعث افزایش عملکرد ACS می شود

اگر واحد کنترل یک سیگنال خروجی ε1(t)، متناسب با خطای ε(t)، مشتق آن، و انتگرال خطا تولید کند ==> مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی، سپس این حالت نامیده می شود سپس این حالت کنترل فراخوانی می شود حالت کنترل متناسب-انتگرال-متمایز (کنترل PID).

کنترل PID اغلب به شما امکان می دهد تا دقت کنترل "خوب" را با سرعت "خوب" ارائه دهید

1.4. طبقه بندی سیستم های کنترل اتوماتیک

1.4.1. طبقه بندی بر اساس نوع توصیف ریاضی

بر اساس نوع توصیف ریاضی (معادلات دینامیک و استاتیک)، سیستم های کنترل خودکار (ACS) به دو دسته تقسیم می شوند. خطی и غیر خطی سیستم ها (تفنگ های خودکششی یا SAR).

هر "زیر کلاس" (خطی و غیرخطی) به تعدادی "زیر کلاس" تقسیم می شود. به عنوان مثال، تفنگ های خودکششی خطی (SAP) در نوع توصیف ریاضی تفاوت هایی دارند.
از آنجایی که این ترم ویژگی‌های دینامیکی سیستم‌های کنترل خودکار خطی (تنظیم) را در نظر می‌گیرد، در زیر یک طبقه‌بندی بر اساس نوع توصیف ریاضی برای سیستم‌های کنترل خودکار خطی (ACS) ارائه می‌کنیم:

1) سیستم های کنترل خودکار خطی که در متغیرهای ورودی-خروجی توسط معادلات دیفرانسیل معمولی (ODE) با دائمی ضرایب:

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

جایی که x (t) - نفوذ ورودی؛ y (t) – تاثیر خروجی (مقدار قابل تنظیم).

اگر از فرم عملگر ("فشرده") برای نوشتن یک ODE خطی استفاده کنیم، معادله (1.4.1) را می توان به شکل زیر نشان داد:

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

جایی که، p = d/dt - عملگر تمایز؛ L (p)، N (p) عملگرهای دیفرانسیل خطی مربوطه هستند که برابر با:

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

2) سیستم های کنترل خودکار خطی که توسط معادلات دیفرانسیل معمولی خطی (ODE) با متغیرها ضرایب (در زمان):

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

در حالت کلی، چنین سیستم هایی را می توان به عنوان سیستم های کنترل خودکار غیرخطی (NSA) طبقه بندی کرد.

3) سیستم های کنترل خودکار خطی که با معادلات اختلاف خطی توصیف می شوند:

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

جایی که f (…) - تابع خطی آرگومان ها؛ k = 1، 2، 3… - تمام اعداد؛ Δt – فاصله کوانتیزاسیون (فاصله نمونه برداری).

معادله (1.4.4) را می توان در نماد "فشرده" نشان داد:

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

به طور معمول، این توصیف از سیستم های کنترل خودکار خطی (ACS) در سیستم های کنترل دیجیتال (با استفاده از کامپیوتر) استفاده می شود.

4) سیستم های کنترل خودکار خطی با تاخیر:

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

جایی که L (p)، N (p) - عملگرهای دیفرانسیل خطی؛ τ - زمان تاخیر یا ثابت تاخیر.

اگر اپراتورها L(p) и N(p) منحط (L(p) = 1; N(p) = 1، سپس معادله (1.4.6) با توصیف ریاضی دینامیک پیوند تاخیر ایده آل مطابقت دارد:

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

و یک تصویر گرافیکی از خواص آن در شکل نشان داده شده است. 1.4.1

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.4.1 - نمودارهای ورودی و خروجی پیوند تاخیر ایده آل

5) سیستم های کنترل خودکار خطی که توسط معادلات دیفرانسیل خطی در مشتقات جزئی. چنین اسلحه های خودکششی اغلب نامیده می شوند توزیع شده است سیستمهای کنترل. ==> یک مثال "انتزاعی" از چنین توصیفی:

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

سیستم معادلات (1.4.7) دینامیک یک سیستم کنترل خودکار توزیع شده خطی را توصیف می کند. کمیت کنترل شده نه تنها به زمان، بلکه به یک مختصات فضایی نیز بستگی دارد.
اگر سیستم کنترل یک شی "مکانی" است، ==>

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

جایی که مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی بستگی به زمان و مختصات مکانی تعیین شده توسط بردار شعاع دارد مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

6) تفنگ های خودکششی شرح داده شده است سیستم های ODE ها یا سیستم های معادلات تفاوت یا سیستم های معادلات دیفرانسیل جزئی ==> و غیره...

طبقه بندی مشابهی را می توان برای سیستم های کنترل خودکار غیرخطی (SAP) پیشنهاد کرد…

برای سیستم های خطی شرایط زیر برآورده می شود:

  • خطی بودن ویژگی های استاتیکی ACS؛
  • خطی بودن معادله دینامیک، یعنی متغیرها در معادله دینامیک گنجانده شده اند فقط در ترکیب خطی

مشخصه استاتیک، وابستگی خروجی به میزان تأثیر ورودی در حالت پایدار است (زمانی که تمام فرآیندهای گذرا از بین رفته اند).

برای سیستم‌هایی که با معادلات دیفرانسیل معمولی خطی با ضرایب ثابت توصیف می‌شوند، مشخصه استاتیکی از معادله دینامیکی (1.4.1) با صفر کردن همه عبارت‌های غیر ثابت به دست می‌آید ==>

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

شکل 1.4.2 نمونه هایی از خصوصیات استاتیکی خطی و غیرخطی سیستم های کنترل (تنظیم) خودکار را نشان می دهد.

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.4.2 - نمونه هایی از مشخصه های خطی و غیرخطی ایستا

غیرخطی بودن عبارات حاوی مشتقات زمانی در معادلات دینامیکی می تواند هنگام استفاده از عملیات ریاضی غیرخطی (*، /، مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی, مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی، گناه ، ln و غیره). به عنوان مثال، با در نظر گرفتن معادله دینامیک یک اسلحه خودکششی "انتزاعی".

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی

توجه داشته باشید که در این معادله، با یک مشخصه استاتیکی خطی مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی عبارت دوم و سوم (اصطلاح پویا) در سمت چپ معادله هستند غیر خطیبنابراین ACS توصیف شده توسط یک معادله مشابه است غیر خطی در پویا طرح.

1.4.2. طبقه بندی بر اساس ماهیت سیگنال های ارسالی

بر اساس ماهیت سیگنال های ارسالی، سیستم های کنترل خودکار (یا تنظیم) به موارد زیر تقسیم می شوند:

  • سیستم های پیوسته (سیستم های پیوسته)؛
  • سیستم های رله (سیستم های عمل رله)؛
  • سیستم های اقدام گسسته (پالسی و دیجیتال).

سیستم مداوم عملی چنین ACS نامیده می شود که در هر یک از پیوندهای آن مداوم تغییر در سیگنال ورودی در طول زمان مربوط به پیوسته است تغییر در سیگنال خروجی، در حالی که قانون تغییر در سیگنال خروجی می تواند دلخواه باشد. برای ادامه دار بودن اسلحه خودکشش، لازم است که ویژگی های ثابت همه باشد لینک ها پیوسته بودند

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.4.3 - مثالی از یک سیستم پیوسته

سیستم رله عمل یک سیستم کنترل خودکار نامیده می شود که در آن حداقل در یک لینک، با تغییر مداوم در مقدار ورودی، مقدار خروجی در برخی از لحظات فرآیند کنترل بسته به مقدار سیگنال ورودی، "جهش" تغییر می کند. مشخصه استاتیک چنین پیوندی دارد نقاط شکست یا شکستگی همراه با پارگی.

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.4.4 - نمونه هایی از مشخصات استاتیکی رله

سیستم گسسته عمل سیستمی است که در آن حداقل در یک پیوند، با تغییر مداوم در کمیت ورودی، کمیت خروجی دارد. نوع تکانه های فردی، پس از یک دوره زمانی مشخص ظاهر می شود.

پیوندی که سیگنال پیوسته را به سیگنال گسسته تبدیل می کند پیوند پالس نامیده می شود. نوع مشابهی از سیگنال های ارسالی در یک سیستم کنترل خودکار با یک کامپیوتر یا کنترلر رخ می دهد.

متداول ترین روش ها (الگوریتم ها) برای تبدیل سیگنال ورودی پیوسته به سیگنال خروجی پالسی عبارتند از:

  • مدولاسیون دامنه پالس (PAM)؛
  • مدولاسیون عرض پالس (PWM).

در شکل شکل 1.4.5 یک تصویر گرافیکی از الگوریتم مدولاسیون دامنه پالس (PAM) را نشان می دهد. در بالای شکل. وابستگی زمانی ارائه شده است x (t) - علامت در ورودی به بخش ضربه سیگنال خروجی بلوک پالس (لینک) y (t) - دنباله ای از پالس های مستطیلی که با ظاهر می شوند دائمی دوره کوانتیزاسیون Δt (به قسمت پایین شکل مراجعه کنید). مدت زمان پالس ها یکسان و برابر با Δ است. دامنه پالس در خروجی بلوک با مقدار متناظر سیگنال پیوسته x(t) در ورودی این بلوک متناسب است.

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.4.5 - اجرای مدولاسیون دامنه پالس

این روش مدولاسیون پالس در تجهیزات اندازه گیری الکترونیکی سیستم های کنترل و حفاظت (CPS) نیروگاه های هسته ای (NPP) در دهه 70 و 80 قرن گذشته بسیار رایج بود.

در شکل شکل 1.4.6 یک تصویر گرافیکی از الگوریتم مدولاسیون عرض پالس (PWM) را نشان می دهد. در بالای شکل. 1.14 وابستگی زمانی را نشان می دهد x (t) - سیگنال در ورودی به پیوند پالس. سیگنال خروجی بلوک پالس (لینک) y (t) - دنباله ای از پالس های مستطیلی که با دوره کوانتیزاسیون ثابت ظاهر می شوند Δt (پایین شکل 1.14 را ببینید). دامنه همه پالس ها یکسان است. مدت زمان نبض Δt در خروجی بلوک با مقدار متناظر سیگنال پیوسته متناسب است x (t) در ورودی بلوک پالس.

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.4.6 - اجرای مدولاسیون عرض پالس

این روش مدولاسیون پالس در حال حاضر در تجهیزات اندازه گیری الکترونیکی سیستم های کنترل و حفاظت (CPS) نیروگاه های هسته ای (NPP) و ACS سایر سیستم های فنی رایج ترین است.

در پایان این بخش، لازم به ذکر است که اگر ثابت زمانی مشخصه در سایر پیوندهای اسلحه های خودکششی (SAP) باشد. بطور قابل توجهی بیشتر Δt (بر اساس مرتبه بزرگی)، سپس سیستم پالس را می توان یک سیستم کنترل خودکار پیوسته در نظر گرفت (هنگام استفاده هم AIM و هم PWM).

1.4.3. طبقه بندی بر اساس ماهیت کنترل

بر اساس ماهیت فرآیندهای کنترل، سیستم های کنترل خودکار به انواع زیر تقسیم می شوند:

  • سیستم های کنترل خودکار قطعی، که در آن سیگنال ورودی می تواند به طور واضح با سیگنال خروجی مرتبط شود (و بالعکس).
  • ACS تصادفی (آماری، احتمالی)، که در آن ACS به یک سیگنال ورودی داده شده "پاسخ می دهد" تصادفی سیگنال خروجی (استوکاستیک).

سیگنال تصادفی خروجی با موارد زیر مشخص می شود:

  • قانون توزیع؛
  • انتظارات ریاضی (مقدار متوسط)؛
  • پراکندگی (انحراف استاندارد).

ماهیت تصادفی فرآیند کنترل معمولاً در مشاهده می شود اساسا ACS غیر خطی هم از نظر خصوصیات استاتیکی و هم از نقطه نظر (حتی به میزان بیشتر) غیرخطی بودن اصطلاحات دینامیکی در معادلات دینامیک.

مقدمه ای بر تئوری کنترل خودکار. مفاهیم اساسی تئوری کنترل سیستم های فنی
برنج. 1.4.7 - توزیع مقدار خروجی یک سیستم کنترل خودکار تصادفی

علاوه بر انواع اصلی طبقه بندی سیستم های کنترل فوق، طبقه بندی های دیگری نیز وجود دارد. به عنوان مثال، طبقه بندی را می توان بر اساس روش کنترل انجام داد و بر اساس تعامل با محیط خارجی و توانایی انطباق ACS با تغییرات پارامترهای محیطی است. سیستم ها به دو دسته بزرگ تقسیم می شوند:

1) سیستم های کنترل معمولی (غیر خود تنظیمی) بدون انطباق. این سیستم ها جزو دسته سیستم های ساده هستند که در طول فرآیند مدیریت، ساختار خود را تغییر نمی دهند. آنها توسعه یافته ترین و پرکاربردترین هستند. سیستم های کنترل معمولی به سه زیر کلاس تقسیم می شوند: سیستم های کنترل حلقه باز، حلقه بسته و سیستم های کنترل ترکیبی.

2) سیستم های کنترل خود تنظیم (تطبیقی). در این سیستم ها، زمانی که شرایط خارجی یا ویژگی های جسم کنترل شده تغییر می کند، به دلیل تغییر در ضرایب سیستم کنترل، ساختار سیستم کنترل و یا حتی معرفی عناصر جدید، تغییر خودکار (نه از پیش تعیین شده) در پارامترهای دستگاه کنترل رخ می دهد. .

نمونه دیگری از طبقه بندی: بر اساس یک مبنای سلسله مراتبی (یک سطحی، دو سطحی، چند سطحی).

فقط کاربران ثبت نام شده می توانند در نظرسنجی شرکت کنند. ورود، لطفا.

به انتشار سخنرانی در UTS ادامه دهید؟

  • ٪۱۰۰بله 118

  • ٪۱۰۰شماره 10

  • ٪۱۰۰نمی دانم 5

133 کاربر رای دادند. 10 کاربر رای ممتنع دادند.

منبع: www.habr.com

اضافه کردن نظر