Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

Julkaisen luentojen ensimmäisen luvun automaattisen ohjauksen teoriasta, jonka jälkeen elämäsi ei ole koskaan ennallaan.

Luennot kurssista "Teknisten järjestelmien hallinta" pitää Oleg Stepanovitš Kozlov MSTU:n "voimakonetekniikan" tiedekunnan "Ydinreaktorien ja voimalaitosten" laitoksella. N.E. Bauman. Mistä olen hänelle erittäin kiitollinen.

Näitä luentoja valmistellaan juuri julkaistavaksi kirjamuodossa, ja koska TAU:n asiantuntijoita, opiskelijoita ja vain aiheesta kiinnostuneita on, kaikki kritiikki on tervetullutta.

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

1. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

1.1. Tavoitteet, johtamisen periaatteet, johtamisjärjestelmien tyypit, perusmääritelmät, esimerkit

Teollisen tuotannon (energia, liikenne, koneenrakennus, avaruusteknologia jne.) kehittäminen ja parantaminen edellyttää koneiden ja yksiköiden tuottavuuden jatkuvaa nostamista, tuotteiden laadun parantamista, kustannusten alentamista ja erityisesti ydinenergiassa voimakasta kasvua turvallisuus (ydin, säteily jne.) .d.) ydinvoimalaitosten ja ydinlaitosten käyttö.

Asetettujen tavoitteiden toteuttaminen on mahdotonta ilman nykyaikaisten ohjausjärjestelmien käyttöönottoa, mukaan lukien sekä automaattiset (ihmisoperaattorin osallistuminen) että automaattiset (ilman ihmisen osallistumista) ohjausjärjestelmät (CS).

Määritelmä: Johtaminen on tietyn teknisen prosessin organisointi, joka varmistaa asetetun tavoitteen saavuttamisen.

Ohjausteoria on modernin tieteen ja teknologian ala. Se perustuu (perustuu) sekä perustavanlaatuisiin (yleisiin tieteellisiin) tieteenaloihin (esim. matematiikka, fysiikka, kemia jne.) että sovellettuihin tieteenaloihin (elektroniikka, mikroprosessoritekniikka, ohjelmointi jne.).

Mikä tahansa ohjausprosessi (automaattinen) koostuu seuraavista päävaiheista (elementeistä):

  • saada tietoa ohjaustehtävästä;
  • tiedon hankkiminen johdon tuloksista;
  • vastaanotetun tiedon analysointi;
  • päätöksen täytäntöönpano (vaikutus ohjausobjektiin).

Hallintaprosessin toteuttamiseksi hallintajärjestelmässä (CS) on oltava:

  • tietolähteet johtamistehtävästä;
  • tietolähteet ohjaustuloksista (erilaiset anturit, mittauslaitteet, ilmaisimet jne.);
  • laitteet vastaanotetun tiedon analysointiin ja ratkaisujen kehittämiseen;
  • Ohjausobjektiin vaikuttavat toimilaitteet, jotka sisältävät: säätimen, moottorit, vahvistus-muuntavat laitteet jne.

Määritelmä: Jos ohjausjärjestelmä (CS) sisältää kaikki edellä mainitut osat, se on suljettu.

Määritelmä: Teknisen kohteen ohjausta ohjaustuloksista tiedolla kutsutaan takaisinkytkentäperiaatteeksi.

Kaavamaisesti tällainen ohjausjärjestelmä voidaan esittää seuraavasti:

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.1.1 – Ohjausjärjestelmän rakenne (MS)

Jos ohjausjärjestelmässä (CS) on lohkokaavio, jonka muoto vastaa kuvaa 1.1.1, ja toimii (toimii) ilman ihmisen (operaattorin) osallistumista, niin sitä kutsutaan automaattinen ohjausjärjestelmä (ACS).

Jos ohjausjärjestelmä toimii henkilön (operaattorin) mukana, niin sitä kutsutaan automaattinen ohjausjärjestelmä.

Jos Ohjaus antaa tietyn kohteen muutoksen lain ajassa, riippumatta ohjauksen tuloksista, niin tällainen ohjaus suoritetaan avoimessa silmukassa ja itse ohjaus on ns. ohjelma ohjattu.

Avoimen silmukan järjestelmiin kuuluvat teollisuuskoneet (kuljetinlinjat, pyörivät linjat jne.), tietokonenumeerisen ohjausjärjestelmän (CNC) koneet: katso esimerkki kuvasta. 1.1.2.

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Kuva 1.1.2 - Esimerkki ohjelman ohjauksesta

Päälaite voi olla esimerkiksi ”kopiokone”.

Koska tässä esimerkissä ei ole valmistettavaa osaa valvovia antureita (mittauksia), jos esim. leikkuri on asennettu väärin tai rikki, niin asetettua tavoitetta (osan valmistus) ei voida saavuttaa (toteutua). Tyypillisesti tämän tyyppisissä järjestelmissä vaaditaan ulostulon ohjausta, joka tallentaa vain osan mittojen ja muodon poikkeaman halutusta.

Automaattiset ohjausjärjestelmät jaetaan kolmeen tyyppiin:

  • automaattiset ohjausjärjestelmät (ACS);
  • automaattiset ohjausjärjestelmät (ACS);
  • seurantajärjestelmät (SS).

SAR ja SS ovat SPG ==>:n alajoukkoja Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet.

Määritelmä: Automaattista ohjausjärjestelmää, joka varmistaa minkä tahansa fyysisen suuren (suureryhmän) pysyvyyden ohjausobjektissa, kutsutaan automaattiseksi ohjausjärjestelmäksi (ACS).

Automaattiset ohjausjärjestelmät (ACS) ovat yleisin automaattinen ohjausjärjestelmä.

Maailman ensimmäinen automaattinen säädin (18-luvulla) on wattisäädin. Tämän järjestelmän (katso kuva 1.1.3) toteutti Watt Englannissa ylläpitääkseen höyrykoneen pyörän vakiopyörimisnopeutta ja vastaavasti ylläpitääkseen voimansiirtopyörän (hihnan) vakiopyörimisnopeutta (liikettä) ).

Tässä kaavassa herkkiä elementtejä (mittausanturit) ovat "painoja" (palloja). "Painot" (pallot) "pakottavat" myös keinuvivun ja sitten venttiilin liikkumaan. Siksi tämä järjestelmä voidaan luokitella suoraksi ohjausjärjestelmäksi ja säädin voidaan luokitella suoraan toimiva säädin, koska se suorittaa samanaikaisesti sekä "mittarin" että "säätimen" toiminnot.

Suoraan toimivissa sääntelijöissä lisälähde säätimen liikuttaminen ei vaadi energiaa.

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.1.3 — watin automaattinen säätöpiiri

Epäsuorat ohjausjärjestelmät vaativat vahvistimen (esimerkiksi tehon), ylimääräisen toimilaitteen, joka sisältää esimerkiksi sähkömoottorin, servomoottorin, hydraulisen käyttölaitteen jne.

Esimerkki automaattisesta ohjausjärjestelmästä (automatic control system) tämän määritelmän täydessä merkityksessä on ohjausjärjestelmä, joka varmistaa raketin laukaisun kiertoradalle, jossa ohjattava muuttuja voi olla esimerkiksi raketin välinen kulma. akseli ja normaali Maan suhteen ==> katso kuva. 1.1.4.a ja kuva 1.1.4.b

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.1.4(a)
Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.1.4 (b)

1.2. Ohjausjärjestelmien rakenne: yksinkertaiset ja moniulotteiset järjestelmät

Teknisten järjestelmien hallinnan teoriassa mikä tahansa järjestelmä on yleensä jaettu joukkoon linkkejä, jotka on yhdistetty verkkorakenteisiin. Yksinkertaisimmassa tapauksessa järjestelmä sisältää yhden linkin, jonka sisäänmenoon syötetään syöttötoiminto (sisääntulo), ja järjestelmän vaste (lähtö) saadaan sisääntulossa.

Teknisten järjestelmien hallinnan teoriassa käytetään kahta päätapaa ohjausjärjestelmien linkkien esittämiseen:

— "input-output" -muuttujissa;

— tilamuuttujissa (katso tarkemmin kohdat 6...7).

Esitystä tulo-lähtömuuttujissa käytetään yleensä kuvaamaan suhteellisen yksinkertaisia ​​järjestelmiä, joissa on yksi "sisääntulo" (yksi ohjaustoiminto) ja yksi "lähtö" (yksi ohjattu muuttuja, katso kuva 1.2.1).

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.2.1 – Kaavamainen esitys yksinkertaisesta ohjausjärjestelmästä

Tyypillisesti tätä kuvausta käytetään teknisesti yksinkertaisissa automaattisissa ohjausjärjestelmissä (automaattisissa ohjausjärjestelmissä).

Viime aikoina esitys tilamuuttujissa on yleistynyt erityisesti teknisesti monimutkaisissa järjestelmissä, mukaan lukien moniulotteiset automaattiset ohjausjärjestelmät. Kuvassa 1.2.2 esittää kaavamaisen esityksen moniulotteisesta automaattisesta ohjausjärjestelmästä, jossa u1(t)…um(t) — ohjaustoimet (ohjausvektori), y1(t)…yp(t) — ACS:n (lähtövektorin) säädettävät parametrit.

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.2.2 — Kaavamainen esitys moniulotteisesta ohjausjärjestelmästä

Tarkastellaanpa yksityiskohtaisemmin ACS:n rakennetta, joka esitetään "tulo-lähtö"-muuttujissa ja jolla on yksi tulo (tulo tai isäntä tai ohjaustoiminto) ja yksi lähtö (lähtötoiminto tai ohjattu (tai säädettävä) muuttuja).

Oletetaan, että tällaisen ACS:n lohkokaavio koostuu tietystä määrästä elementtejä (linkkejä). Ryhmittelemällä linkit toimintaperiaatteen mukaan (mitä linkit tekevät), ACS:n rakennekaavio voidaan tiivistää seuraavaan tyypilliseen muotoon:

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.2.3 — Automaattisen ohjausjärjestelmän lohkokaavio

Symboli ε(t) tai muuttuva ε(t) ilmaisee yhteensopimattomuuden (virheen) vertailulaitteen lähdössä, joka voi "toimia" sekä yksinkertaisten vertailevien aritmeettisten operaatioiden (useimmiten vähennys, harvemmin yhteenlasku) että monimutkaisempien vertailutoimintojen (menettelyjen) tilassa.

Kuin y1(t) = y(t)*k1Missä k1 on voitto, niin ==>
ε(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

Ohjausjärjestelmän tehtävänä on (jos se on vakaa) "työskennellä" epäsopivuuden (virheen) poistamiseksi. ε(t), eli ==> ε(t) → 0.

On huomioitava, että ohjausjärjestelmään vaikuttavat sekä ulkoiset vaikutukset (ohjaavat, häiritsevät, häiriöt) että sisäiset häiriöt. Häiriö eroaa vaikutuksesta olemassaolon stokastisuudella (satunnaisuudella), kun taas vaikutus on lähes aina deterministinen.

Käytämme jompaakumpaa ohjauksen (asetustoiminnon) määrittämiseen x (t)Tai u (t).

1.3. Valvonnan peruslait

Jos palataan viimeiseen kuvaan (ACS:n lohkokaavio kuvassa 1.2.3), on tarpeen "salata" vahvistus-muuntavan laitteen rooli (mitä toimintoja se suorittaa).

Jos amplification-converting device (ACD) vain vahvistaa (tai vaimentaa) epäsovitussignaalia ε(t), nimittäin: Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteetMissä Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet– suhteellisuuskerroin (tässä tapauksessa Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet = Const), silloin tällaista suljetun silmukan automaattisen ohjausjärjestelmän ohjaustilaa kutsutaan tilaksi suhteellinen ohjaus (P-ohjaus).

Jos ohjausyksikkö generoi lähtösignaalin e1(t), joka on verrannollinen virheeseen e(t) ja e(t) integraaliin, ts. Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet, niin tätä ohjaustilaa kutsutaan suhteellisesti integroiva (PI-säätö). ==> Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteetMissä b – suhteellisuuskerroin (tässä tapauksessa b = Vakio).

Tyypillisesti PI-säätöä käytetään parantamaan ohjauksen (säätö) tarkkuutta.

Jos ohjausyksikkö generoi lähtösignaalin ε1(t), joka on verrannollinen virheeseen ε(t) ja sen derivaatta, niin tämä tila on ns. suhteellisesti erilaistavaa (PD-ohjaus): ==> Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

Tyypillisesti PD-ohjauksen käyttö lisää ACS:n suorituskykyä

Jos ohjausyksikkö generoi lähtösignaalin ε1(t), joka on verrannollinen virheeseen ε(t), sen derivaatan ja virheen integraaliin ==> Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet, niin tätä tilaa kutsutaan sitten tätä ohjaustilaa kutsutaan suhteellinen-integraalinen-differentioiva ohjaustila (PID-säätö).

PID-säädön avulla voit usein tarjota "hyvän" säätötarkkuuden "hyvällä" nopeudella

1.4. Automaattisten ohjausjärjestelmien luokittelu

1.4.1. Luokittelu matemaattisen kuvauksen tyypin mukaan

Matemaattisen kuvauksen tyypin (dynamiikan ja staattisen yhtälöt) perusteella automaattiset ohjausjärjestelmät (ACS) jaetaan lineaarinen и epälineaarinen järjestelmät (itseliikkuvat aseet tai SAR).

Jokainen "alaluokka" (lineaarinen ja epälineaarinen) on jaettu useisiin "alaluokkiin". Esimerkiksi lineaarisilla itsekulkevilla aseilla (SAP) on eroja matemaattisen kuvauksen tyypissä.
Koska tällä lukukaudella otetaan huomioon vain lineaaristen automaattisten ohjausjärjestelmien (säätö) dynaamiset ominaisuudet, tarjoamme alla luokituksen lineaaristen automaattisten ohjausjärjestelmien (ACS) matemaattisen kuvauksen tyypin mukaan:

1) Lineaariset automaattiset ohjausjärjestelmät, jotka on kuvattu tulo-lähtömuuttujissa tavallisilla differentiaaliyhtälöillä (ODE) pysyvä kertoimet:

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

missä x (t) – syöttövaikutus; y (t) – lähtövaikutus (säädettävä arvo).

Jos käytämme operaattoria ("kompakti") lineaarisen ODE:n kirjoittamiseen, yhtälö (1.4.1) voidaan esittää seuraavassa muodossa:

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

missä, p = d/dt — erotteluoperaattori; L(p), N(p) ovat vastaavat lineaariset differentiaalioperaattorit, jotka ovat yhtä suuria kuin:

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

2) Lineaariset automaattiset ohjausjärjestelmät, joita kuvataan lineaarisilla tavallisilla differentiaaliyhtälöillä (ODE). muuttujia (aika) kertoimet:

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

Yleensä tällaiset järjestelmät voidaan luokitella epälineaarisiksi automaattisiksi ohjausjärjestelmiksi (NSA).

3) Lineaariset automaattiset ohjausjärjestelmät, jotka kuvataan lineaarisilla eroyhtälöillä:

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

missä f(…) – argumenttien lineaarinen funktio; k = 1, 2, 3… - kokonaislukuja; Δt – kvantisointiväli (näytteenottoväli).

Yhtälö (1.4.4) voidaan esittää "tiiviillä" merkinnällä:

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

Tyypillisesti tätä lineaaristen automaattisten ohjausjärjestelmien (ACS) kuvausta käytetään digitaalisissa ohjausjärjestelmissä (tietokonetta käyttämällä).

4) Lineaariset automaattiset ohjausjärjestelmät viiveellä:

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

missä L(p), N(p) — lineaariset differentiaalioperaattorit; τ — viiveaika tai viivevakio.

Jos operaattorit L(p) и N(p) rappeutunut (L(p) = 1; N(p) = 1), yhtälö (1.4.6) vastaa ihanteellisen viivelinkin dynamiikan matemaattista kuvausta:

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

ja graafinen esitys sen ominaisuuksista on esitetty kuvassa. 1.4.1

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.4.1 — Ideaalisen viivelinkin tulon ja lähdön kuvaajat

5) Lineaariset automaattiset ohjausjärjestelmät, jotka on kuvattu lineaarisilla differentiaaliyhtälöillä osittaiset johdannaiset. Tällaisia ​​itseliikkuvia aseita kutsutaan usein hajautettu ohjausjärjestelmät. ==> "Abstrakti" esimerkki tällaisesta kuvauksesta:

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

Yhtälöjärjestelmä (1.4.7) kuvaa lineaarisesti hajautetun automaattisen ohjausjärjestelmän dynamiikkaa, ts. ohjattu määrä ei riipu vain ajasta, vaan myös yhdestä tilakoordinaatista.
Jos ohjausjärjestelmä on "spatiaalinen" objekti, niin ==>

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

missä Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet riippuu sädevektorin määrittämästä ajasta ja paikkakoordinaateista Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

6) Kuvatut itseliikkuvat tykit järjestelmät ODE:t tai differentiaaliyhtälöjärjestelmät tai osittaisdifferentiaaliyhtälöjärjestelmät ==> ja niin edelleen...

Samanlaista luokitusta voidaan ehdottaa epälineaarisille automaattisille ohjausjärjestelmille (SAP)…

Lineaarisille järjestelmille seuraavat vaatimukset täyttyvät:

  • ACS:n staattisten ominaisuuksien lineaarisuus;
  • dynamiikkayhtälön lineaarisuus, ts. muuttujat sisältyvät dynamiikkayhtälöön vain lineaarisessa yhdistelmässä.

Staattinen ominaisuus on lähdön riippuvuus tulon vaikutuksen suuruudesta vakaassa tilassa (kun kaikki transienttiprosessit ovat laantuneet).

Järjestelmille, joita kuvataan lineaarisilla tavallisilla differentiaaliyhtälöillä vakiokertoimilla, staattinen ominaisuus saadaan dynaamisesta yhtälöstä (1.4.1) asettamalla kaikki ei-stationaariset termit nollaan ==>

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

Kuvassa 1.4.2 on esimerkkejä automaattisten ohjaus- (säätö)järjestelmien lineaarisista ja epälineaarisista staattisista ominaisuuksista.

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.4.2 - Esimerkkejä staattisista lineaarisista ja epälineaarisista ominaisuuksista

Dynaamisissa yhtälöissä aikaderivaatteja sisältävien termien epälineaarisuus voi syntyä käytettäessä epälineaarisia matemaattisia operaatioita (*, /, Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet, Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet, synti, ln jne.). Esimerkiksi, kun otetaan huomioon jonkin "abstraktin" itseliikkuvan aseen dynamiikkayhtälö

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet

Huomaa, että tässä yhtälössä on lineaarinen staattinen ominaisuus Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet toinen ja kolmas termi (dynaaminen termi) yhtälön vasemmalla puolella ovat epälineaarinen, siksi samanlaisella yhtälöllä kuvattu ACS on epälineaarinen sisään dynaaminen suunnitelma.

1.4.2. Luokittelu lähetettyjen signaalien luonteen mukaan

Lähetettyjen signaalien luonteen perusteella automaattiset ohjaus- (tai säätö-) järjestelmät jaetaan:

  • jatkuvat järjestelmät (jatkuvat järjestelmät);
  • välitysjärjestelmät (reletoimintajärjestelmät);
  • erilliset toimintajärjestelmät (pulssi ja digitaalinen).

järjestelmä jatkuva toimintoa kutsutaan sellaiseksi ACS:ksi, jonka jokaisessa linkissä jatkuva tulosignaalin muutos ajan myötä vastaa jatkuvaa lähtösignaalin muutos, kun taas lähtösignaalin muutoslaki voi olla mielivaltainen. Jotta itseliikkuva ase olisi jatkuva, on välttämätöntä, että kaikkien staattiset ominaisuudet linkit olivat jatkuvia.

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.4.3 - Esimerkki jatkuvasta järjestelmästä

järjestelmä rele toimintoa kutsutaan automaattiseksi ohjausjärjestelmäksi, jossa ainakin yhdessä linkissä, jatkuvalla tuloarvon muutoksella, lähtöarvo muuttuu joissain ohjausprosessin hetkissä "hyppynä" tulosignaalin arvon mukaan. Tällaisen linkin staattinen ominaisuus on taukopisteitä tai murtuma repeämällä.

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.4.4 - Esimerkkejä releen staattisista ominaisuuksista

järjestelmä diskreetti toiminta on järjestelmä, jossa vähintään yhdessä linkissä, syötemäärän jatkuvalla muutoksella, lähtömäärä on yksittäisten impulssien tyyppi, jotka ilmestyvät tietyn ajan kuluttua.

Linkkiä, joka muuntaa jatkuvan signaalin diskreetiksi signaaliksi, kutsutaan pulssilinkiksi. Samantyyppisiä lähetettyjä signaaleja esiintyy automaattisessa ohjausjärjestelmässä, jossa on tietokone tai ohjain.

Yleisimmin toteutetut menetelmät (algoritmit) jatkuvan tulosignaalin muuntamiseksi pulssilähtösignaaliksi ovat:

  • pulssiamplitudimodulaatio (PAM);
  • Pulssinleveysmodulaatio (PWM).

Kuvassa Kuvassa 1.4.5 on graafinen esitys pulssiamplitudimodulaatio-algoritmista (PAM). Kuvan yläosassa. aikariippuvuus esitetään x (t) -signaali sisäänkäynnillä impulssiosaan. Pulssilohkon lähtösignaali (linkki) y (t) – suorakaiteen muotoinen pulssisarja, jossa näkyy DC kvantisointijakso Δt (katso kuvan alaosa). Pulssien kesto on sama ja yhtä suuri kuin Δ. Pulssin amplitudi lohkon lähdössä on verrannollinen jatkuvan signaalin x(t) vastaavaan arvoon tämän lohkon sisääntulossa.

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.4.5 — Pulssiamplitudimodulaation toteutus

Tämä pulssimodulaatiomenetelmä oli hyvin yleinen ydinvoimalaitosten (NPP) ohjaus- ja suojajärjestelmien (CPS) elektronisissa mittauslaitteissa viime vuosisadan 70-80-luvuilla.

Kuvassa Kuvassa 1.4.6 on graafinen esitys pulssinleveysmodulaatioalgoritmista (PWM). Kuvan yläosassa. 1.14 näyttää aikariippuvuuden x (t) – signaali pulssilinkin sisääntulossa. Pulssilohkon lähtösignaali (linkki) y (t) – sarja suorakaiteen muotoisia pulsseja, jotka esiintyvät jatkuvalla kvantisointijaksolla Δt (katso kuvan 1.14 alaosa). Kaikkien pulssien amplitudi on sama. Pulssin kesto Δt lohkon lähdössä on verrannollinen jatkuvan signaalin vastaavaan arvoon x (t) pulssilohkon sisääntulossa.

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.4.6 — Pulssinleveysmodulaation toteuttaminen

Tämä pulssimodulaatiomenetelmä on tällä hetkellä yleisin ydinvoimalaitosten (NPP) ohjaus- ja suojajärjestelmien (CPS) ja muiden teknisten järjestelmien ACS:n elektronisissa mittauslaitteissa.

Tämän alakohdan lopuksi on huomattava, että jos ominaiset aikavakiot muissa itseliikkuvien aseiden (SAP) linkeissä merkittävästi enemmän Δt (suuruusluokkien mukaan), sitten pulssijärjestelmä voidaan pitää jatkuvana automaattisena ohjausjärjestelmänä (käytettäessä sekä AIM että PWM).

1.4.3. Luokittelu ohjauksen luonteen mukaan

Ohjausprosessien luonteen perusteella automaattiset ohjausjärjestelmät jaetaan seuraaviin tyyppeihin:

  • deterministiset automaattiset ohjausjärjestelmät, joissa tulosignaali voidaan yksiselitteisesti yhdistää lähtösignaaliin (ja päinvastoin);
  • stokastinen ACS (statistical, probabilistic), jossa ACS "vastaa" tiettyyn tulosignaaliin satunnaisesti (stokastinen) lähtösignaali.

Stokastiselle ulostulosignaalille on tunnusomaista:

  • jakelulaki;
  • matemaattinen odotus (keskiarvo);
  • dispersio (keskihajonta).

Ohjausprosessin stokastinen luonne havaitaan yleensä mm olennaisesti epälineaarinen ACS sekä staattisten ominaisuuksien että (jopa suuremmassa määrin) dynaamisten yhtälöiden dynaamisten termien epälineaarisuuden näkökulmasta.

Johdatus automaattisen ohjauksen teoriaan. Teknisten järjestelmien ohjausteorian peruskäsitteet
Riisi. 1.4.7 — Stokastisen automaattisen ohjausjärjestelmän lähtöarvon jakautuminen

Edellä mainittujen ohjausjärjestelmien pääluokitustyyppien lisäksi on olemassa muita luokituksia. Luokittelu voidaan tehdä esimerkiksi ohjausmenetelmän mukaan ja perustua vuorovaikutukseen ulkoisen ympäristön kanssa ja kykyyn mukauttaa ACS ympäristöparametrien muutoksiin. Järjestelmät on jaettu kahteen suureen luokkaan:

1) Tavalliset (ei-itsesäätyvät) ohjausjärjestelmät ilman sovitusta; Nämä järjestelmät kuuluvat luokkaan yksinkertaiset järjestelmät, jotka eivät muuta rakennettaan johtamisprosessin aikana. Ne ovat kehittyneimpiä ja laajimmin käytettyjä. Tavalliset ohjausjärjestelmät on jaettu kolmeen alaluokkaan: avoimen silmukan, suljetun silmukan ja yhdistetyt ohjausjärjestelmät.

2) Itsesäätyvät (mukautuvat) ohjausjärjestelmät. Näissä järjestelmissä, kun ohjattavan kohteen ulkoiset olosuhteet tai ominaisuudet muuttuvat, tapahtuu automaattinen (ei ennalta määrätty) muutos ohjauslaitteen parametreissa johtuen ohjausjärjestelmän kertoimien muutoksista, ohjausjärjestelmän rakenteesta tai jopa uusien elementtien käyttöönotosta. .

Toinen esimerkki luokittelusta: hierarkkisen perustan mukaan (yksitasoinen, kaksitasoinen, monitasoinen).

Vain rekisteröityneet käyttäjät voivat osallistua kyselyyn. Kirjaudu sisään, ole kiltti.

Jatketaanko luentojen julkaisemista UTS:stä?

  • 88,7%Kyllä 118

  • 7,5%Nro 10

  • 3,8%En tiedä 5

133 käyttäjää äänesti. 10 käyttäjää pidättyi äänestämästä.

Lähde: will.com

Lisää kommentti