मैं स्वचालित नियंत्रण के सिद्धांत पर व्याख्यान का पहला अध्याय प्रकाशित कर रहा हूं, जिसके बाद आपका जीवन कभी भी पहले जैसा नहीं रहेगा।

एमएसटीयू के "पावर मैकेनिकल इंजीनियरिंग" संकाय के "परमाणु रिएक्टर और पावर प्लांट" विभाग में ओलेग स्टेपानोविच कोज़लोव द्वारा "तकनीकी प्रणालियों के प्रबंधन" पाठ्यक्रम पर व्याख्यान दिए जाते हैं। एन.ई. बौमन. जिसके लिए मैं उनका बहुत आभारी हूं.

ये व्याख्यान अभी पुस्तक के रूप में प्रकाशन के लिए तैयार किए जा रहे हैं, और चूंकि इसमें टीएयू विशेषज्ञ, छात्र और विषय में रुचि रखने वाले लोग हैं, इसलिए किसी भी आलोचना का स्वागत है।

1. तकनीकी प्रणालियों के नियंत्रण के सिद्धांत की बुनियादी अवधारणाएँ

1.1. लक्ष्य, प्रबंधन के सिद्धांत, प्रबंधन प्रणालियों के प्रकार, बुनियादी परिभाषाएँ, उदाहरण

औद्योगिक उत्पादन (ऊर्जा, परिवहन, मैकेनिकल इंजीनियरिंग, अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी, आदि) के विकास और सुधार के लिए मशीनों और इकाइयों की उत्पादकता में निरंतर वृद्धि, उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार, लागत में कमी और विशेष रूप से परमाणु ऊर्जा में तेज वृद्धि की आवश्यकता होती है। सुरक्षा (परमाणु, विकिरण, आदि) .डी.) परमाणु ऊर्जा संयंत्रों और परमाणु प्रतिष्ठानों का संचालन।

आधुनिक नियंत्रण प्रणालियों की शुरूआत के बिना निर्धारित लक्ष्यों का कार्यान्वयन असंभव है, जिसमें स्वचालित (मानव ऑपरेटर की भागीदारी के बिना) और स्वचालित (मानव ऑपरेटर की भागीदारी के बिना) नियंत्रण प्रणाली (सीएस) दोनों शामिल हैं।

परिभाषा: प्रबंधन एक विशेष तकनीकी प्रक्रिया का संगठन है जो एक निर्धारित लक्ष्य की प्राप्ति सुनिश्चित करता है।

नियंत्रण सिद्धांत आधुनिक विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी की एक शाखा है। यह मौलिक (सामान्य वैज्ञानिक) विषयों (उदाहरण के लिए, गणित, भौतिकी, रसायन विज्ञान, आदि) और व्यावहारिक विषयों (इलेक्ट्रॉनिक्स, माइक्रोप्रोसेसर प्रौद्योगिकी, प्रोग्रामिंग, आदि) दोनों पर आधारित (आधारित) है।

किसी भी नियंत्रण प्रक्रिया (स्वचालित) में निम्नलिखित मुख्य चरण (तत्व) होते हैं:

• नियंत्रण कार्य के बारे में जानकारी प्राप्त करना;
• प्रबंधन के परिणाम के बारे में जानकारी प्राप्त करना;
• प्राप्त जानकारी का विश्लेषण;
• निर्णय का कार्यान्वयन (नियंत्रण वस्तु पर प्रभाव)।

प्रबंधन प्रक्रिया को लागू करने के लिए, प्रबंधन प्रणाली (सीएस) में यह होना चाहिए:

• प्रबंधन कार्य के बारे में जानकारी के स्रोत;
• नियंत्रण परिणामों के बारे में जानकारी के स्रोत (विभिन्न सेंसर, मापने वाले उपकरण, डिटेक्टर, आदि);
• प्राप्त जानकारी का विश्लेषण करने और समाधान विकसित करने के लिए उपकरण;
• नियंत्रण वस्तु पर कार्य करने वाले एक्चुएटर्स, जिनमें शामिल हैं: नियामक, मोटरें, प्रवर्धन-परिवर्तित उपकरण, आदि।

परिभाषा: यदि नियंत्रण प्रणाली (सीएस) में उपरोक्त सभी भाग शामिल हैं, तो यह बंद है।

परिभाषा: नियंत्रण परिणामों के बारे में जानकारी का उपयोग करके किसी तकनीकी वस्तु के नियंत्रण को फीडबैक सिद्धांत कहा जाता है।

योजनाबद्ध रूप से, ऐसी नियंत्रण प्रणाली को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

चावल। 1.1.1 - नियंत्रण प्रणाली की संरचना (एमएस)

यदि नियंत्रण प्रणाली (सीएस) में एक ब्लॉक आरेख है, जिसका रूप चित्र से मेल खाता है। 1.1.1, और मानव (ऑपरेटर) की भागीदारी के बिना कार्य (कार्य) करता है, तो इसे कहा जाता है स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (एसीएस).

यदि नियंत्रण प्रणाली किसी व्यक्ति (ऑपरेटर) की भागीदारी से संचालित होती है, तो इसे कहा जाता है स्वचालित नियंत्रण प्रणाली.

यदि नियंत्रण, नियंत्रण के परिणामों की परवाह किए बिना, समय में किसी वस्तु के परिवर्तन का एक निश्चित नियम प्रदान करता है, तो ऐसा नियंत्रण एक खुले लूप में किया जाता है, और नियंत्रण को ही कहा जाता है कार्यक्रम नियंत्रित.

ओपन-लूप सिस्टम में औद्योगिक मशीनें (कन्वेयर लाइन, रोटरी लाइन आदि), कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण (सीएनसी) मशीनें शामिल हैं: चित्र में उदाहरण देखें। 1.1.2.

चित्र.1.1.2 - प्रोग्राम नियंत्रण का उदाहरण

उदाहरण के लिए, मास्टर डिवाइस एक "कॉपियर" हो सकता है।

चूंकि इस उदाहरण में निर्मित किए जा रहे हिस्से की निगरानी करने वाले कोई सेंसर (मीटर) नहीं हैं, उदाहरण के लिए, यदि कटर गलत तरीके से स्थापित किया गया था या टूट गया था, तो निर्धारित लक्ष्य (भाग का उत्पादन) हासिल नहीं किया जा सकता (एहसास)। आमतौर पर, इस प्रकार की प्रणालियों में, आउटपुट नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जो केवल वांछित से भाग के आयाम और आकार के विचलन को रिकॉर्ड करेगा।

स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों को 3 प्रकारों में विभाजित किया गया है:

• स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (एसीएस);
• स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (एसीएस);
• ट्रैकिंग सिस्टम (एसएस)।

एसएआर और एसएस एसपीजी ==> के सबसेट हैं .

परिभाषा: एक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली जो नियंत्रण वस्तु में किसी भी भौतिक मात्रा (मात्राओं का समूह) की स्थिरता सुनिश्चित करती है, स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (एसीएस) कहलाती है।

स्वचालित नियंत्रण प्रणालियाँ (ACS) स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों का सबसे सामान्य प्रकार हैं।

विश्व का पहला स्वचालित नियामक (18वीं शताब्दी) वाट नियामक है। यह योजना (चित्र 1.1.3 देखें) इंग्लैंड में वाट द्वारा भाप इंजन के पहिये के घूमने की निरंतर गति को बनाए रखने के लिए और तदनुसार, ट्रांसमिशन पुली (बेल्ट) के घूर्णन (गति) की निरंतर गति को बनाए रखने के लिए लागू की गई थी। ).

इस योजना में संवेदनशील तत्व (मापने वाले सेंसर) "वजन" (गोले) हैं। "वज़न" (गोले) रॉकर आर्म और फिर वाल्व को हिलने के लिए "मजबूर" करते हैं। इसलिए, इस प्रणाली को प्रत्यक्ष नियंत्रण प्रणाली के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, और नियामक के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है प्रत्यक्ष अभिनय नियामक, क्योंकि यह एक साथ "मीटर" और "नियामक" दोनों के कार्य करता है।

प्रत्यक्ष अभिनय नियामकों में अतिरिक्त स्रोत रेगुलेटर को हिलाने के लिए किसी ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है।

चावल। 1.1.3 — वाट स्वचालित नियामक सर्किट

अप्रत्यक्ष नियंत्रण प्रणालियों के लिए एक एम्पलीफायर (उदाहरण के लिए, पावर), एक अतिरिक्त एक्चुएटर की उपस्थिति (उपस्थिति) की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रिक मोटर, सर्वोमोटर, हाइड्रोलिक ड्राइव, आदि।

एक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (स्वचालित नियंत्रण प्रणाली) का एक उदाहरण, इस परिभाषा के पूर्ण अर्थ में, एक नियंत्रण प्रणाली है जो एक रॉकेट को कक्षा में लॉन्च करना सुनिश्चित करती है, जहां नियंत्रित चर हो सकता है, उदाहरण के लिए, रॉकेट के बीच का कोण अक्ष और पृथ्वी का अभिलंब ==> चित्र देखें। 1.1.4.ए और अंजीर। 1.1.4.बी

चावल। 1.1.4(ए)

चावल। 1.1.4 (बी)

1.2. नियंत्रण प्रणालियों की संरचना: सरल और बहुआयामी प्रणालियाँ

तकनीकी सिस्टम प्रबंधन के सिद्धांत में, किसी भी सिस्टम को आमतौर पर नेटवर्क संरचनाओं से जुड़े लिंक के एक सेट में विभाजित किया जाता है। सबसे सरल मामले में, सिस्टम में एक लिंक होता है, जिसके इनपुट को इनपुट एक्शन (इनपुट) के साथ आपूर्ति की जाती है, और सिस्टम की प्रतिक्रिया (आउटपुट) इनपुट पर प्राप्त की जाती है।

तकनीकी प्रणाली प्रबंधन के सिद्धांत में, नियंत्रण प्रणालियों के लिंक का प्रतिनिधित्व करने के 2 मुख्य तरीकों का उपयोग किया जाता है:

- "इनपुट-आउटपुट" वेरिएबल में;

- राज्य चर में (अधिक विवरण के लिए, अनुभाग 6...7 देखें)।

इनपुट-आउटपुट चर में प्रतिनिधित्व का उपयोग आमतौर पर अपेक्षाकृत सरल प्रणालियों का वर्णन करने के लिए किया जाता है जिनमें एक "इनपुट" (एक नियंत्रण क्रिया) और एक "आउटपुट" (एक नियंत्रित चर, चित्र 1.2.1 देखें)।

चावल। 1.2.1 - एक सरल नियंत्रण प्रणाली का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व

आमतौर पर, इस विवरण का उपयोग तकनीकी रूप से सरल स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों (स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों) के लिए किया जाता है।

हाल ही में, राज्य चर में प्रतिनिधित्व व्यापक हो गया है, विशेष रूप से बहुआयामी स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों सहित तकनीकी रूप से जटिल प्रणालियों के लिए। चित्र में. 1.2.2 एक बहुआयामी स्वचालित नियंत्रण प्रणाली का एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व दिखाता है, जहां यू1(टी)…उम(टी) — नियंत्रण क्रियाएं (नियंत्रण वेक्टर), y1(t)…yp(t) - एसीएस (आउटपुट वेक्टर) के समायोज्य पैरामीटर।

चावल। 1.2.2 - एक बहुआयामी नियंत्रण प्रणाली का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व

आइए हम एसीएस की संरचना पर अधिक विस्तार से विचार करें, जो "इनपुट-आउटपुट" वेरिएबल्स में दर्शाया गया है और इसमें एक इनपुट (इनपुट या मास्टर, या कंट्रोल एक्शन) और एक आउटपुट (आउटपुट एक्शन या नियंत्रित (या समायोज्य) वेरिएबल) है।

आइए मान लें कि ऐसे एसीएस के ब्लॉक आरेख में एक निश्चित संख्या में तत्व (लिंक) होते हैं। कार्यात्मक सिद्धांत (लिंक क्या करते हैं) के अनुसार लिंक को समूहीकृत करके, एसीएस के संरचनात्मक आरेख को निम्नलिखित विशिष्ट रूप में कम किया जा सकता है:

चावल। 1.2.3 — स्वचालित नियंत्रण प्रणाली का ब्लॉक आरेख

प्रतीक ε(टी) या परिवर्तनशील ε(टी) तुलना करने वाले उपकरण के आउटपुट पर बेमेल (त्रुटि) को इंगित करता है, जो सरल तुलनात्मक अंकगणितीय संचालन (अक्सर घटाव, कम अक्सर जोड़) और अधिक जटिल तुलनात्मक संचालन (प्रक्रियाएं) दोनों के मोड में "संचालित" हो सकता है।

जैसा y1(t) = y(t)*k1जहां k1 लाभ है, तो ==>
ε(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

नियंत्रण प्रणाली का कार्य (यदि यह स्थिर है) बेमेल (त्रुटि) को खत्म करने के लिए "कार्य" करना है ε(टी), अर्थात। ==> ε(टी) → 0.

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि नियंत्रण प्रणाली बाहरी प्रभावों (नियंत्रण, परेशान करना, हस्तक्षेप) और आंतरिक हस्तक्षेप दोनों से प्रभावित होती है। हस्तक्षेप अपने अस्तित्व की स्टोचैस्टिसिटी (यादृच्छिकता) के कारण प्रभाव से भिन्न होता है, जबकि प्रभाव लगभग हमेशा नियतात्मक होता है।

नियंत्रण (सेटिंग क्रिया) को निर्दिष्ट करने के लिए हम इनमें से किसी एक का उपयोग करेंगे एक्स (टी)या यू (टी).

1.3. नियंत्रण के बुनियादी नियम

यदि हम अंतिम आंकड़े (चित्र 1.2.3 में एसीएस का ब्लॉक आरेख) पर लौटते हैं, तो प्रवर्धन-परिवर्तित उपकरण (यह कौन से कार्य करता है) द्वारा निभाई गई भूमिका को "समझना" आवश्यक है।

यदि एम्प्लीफिकेशन-कनवर्टिंग डिवाइस (एसीडी) केवल बेमेल सिग्नल ε(t) को बढ़ाता है (या क्षीण करता है), अर्थात्: जहां - आनुपातिकता गुणांक (विशेष मामले में = स्थिरांक), तो बंद-लूप स्वचालित नियंत्रण प्रणाली के ऐसे नियंत्रण मोड को मोड कहा जाता है आनुपातिक नियंत्रण (पी-नियंत्रण).

यदि नियंत्रण इकाई एक आउटपुट सिग्नल ε1(t) उत्पन्न करती है, जो त्रुटि ε(t) और ε(t) के अभिन्न अंग के समानुपाती होता है, अर्थात। , तो इस नियंत्रण मोड को कहा जाता है आनुपातिक रूप से एकीकृत (पीआई नियंत्रण)। ==> जहां b - आनुपातिकता गुणांक (विशेष मामले में बी = स्थिरांक).

आमतौर पर, पीआई नियंत्रण का उपयोग नियंत्रण (विनियमन) सटीकता में सुधार के लिए किया जाता है।

यदि नियंत्रण इकाई एक आउटपुट सिग्नल ε1(t) उत्पन्न करती है, जो त्रुटि ε(t) और उसके व्युत्पन्न के समानुपाती होता है, तो इस मोड को कहा जाता है आनुपातिक रूप से विभेद करना (पीडी नियंत्रण): ==>

आमतौर पर, पीडी नियंत्रण के उपयोग से एसीएस का प्रदर्शन बढ़ जाता है

यदि नियंत्रण इकाई एक आउटपुट सिग्नल ε1(t) उत्पन्न करती है, जो त्रुटि ε(t) के समानुपाती होता है, इसका व्युत्पन्न, और त्रुटि का अभिन्न अंग ==> , फिर इस मोड को कॉल किया जाता है, फिर इस कंट्रोल मोड को कॉल किया जाता है आनुपातिक-अभिन्न-विभेदक नियंत्रण मोड (पीआईडी ​​नियंत्रण)।

पीआईडी ​​नियंत्रण अक्सर आपको "अच्छी" गति के साथ "अच्छी" नियंत्रण सटीकता प्रदान करने की अनुमति देता है

1.4. स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों का वर्गीकरण

1.4.1. गणितीय विवरण के प्रकार के आधार पर वर्गीकरण

गणितीय विवरण (गतिकी और सांख्यिकी के समीकरण) के प्रकार के आधार पर, स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (एसीएस) को विभाजित किया गया है रेखीय и अरेखीय सिस्टम (स्व-चालित बंदूकें या एसएआर)।

प्रत्येक "उपवर्ग" (रैखिक और अरैखिक) को कई "उपवर्गों" में विभाजित किया गया है। उदाहरण के लिए, रैखिक स्व-चालित बंदूकें (एसएपी) में गणितीय विवरण के प्रकार में अंतर होता है।
चूँकि यह सेमेस्टर केवल रैखिक स्वचालित नियंत्रण (विनियमन) प्रणालियों के गतिशील गुणों पर विचार करेगा, नीचे हम रैखिक स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों (एसीएस) के लिए गणितीय विवरण के प्रकार के अनुसार एक वर्गीकरण प्रदान करते हैं:

1) साधारण अंतर समीकरणों (ओडीई) द्वारा इनपुट-आउटपुट चर में वर्णित रैखिक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली स्थायी गुणांक:

जहां एक्स (टी) - इनपुट प्रभाव; y (टी) - आउटपुट प्रभाव (समायोज्य मूल्य)।

यदि हम रैखिक ODE लिखने के लिए ऑपरेटर ("कॉम्पैक्ट") रूप का उपयोग करते हैं, तो समीकरण (1.4.1) को निम्नलिखित रूप में दर्शाया जा सकता है:

जहां, पी = डी/डीटी - विभेदीकरण ऑपरेटर; एल(पी), एन(पी) संगत रैखिक अंतर ऑपरेटर हैं, जो इसके बराबर हैं:

2) रैखिक साधारण अंतर समीकरण (ओडीई) द्वारा वर्णित रैखिक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली चर (समय में) गुणांक:

सामान्य स्थिति में, ऐसी प्रणालियों को नॉनलाइनियर स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (एनएसए) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

3) रैखिक अंतर समीकरणों द्वारा वर्णित रैखिक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली:

जहां एफ(…) - तर्कों का रैखिक कार्य; के = 1, 2, 3… - पूर्ण संख्याएं; t - परिमाणीकरण अंतराल (नमूना अंतराल)।

समीकरण (1.4.4) को "कॉम्पैक्ट" नोटेशन में दर्शाया जा सकता है:

आमतौर पर, रैखिक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (एसीएस) का यह विवरण डिजिटल नियंत्रण प्रणाली (कंप्यूटर का उपयोग करके) में उपयोग किया जाता है।

4) विलंब के साथ रैखिक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली:

जहां एल(पी), एन(पी) - रैखिक अंतर ऑपरेटर; τ - अंतराल समय या अंतराल स्थिरांक।

यदि ऑपरेटर एल(पी) и एन(पी) पतित (एल(पी) = 1; एन(पी) = 1), तो समीकरण (1.4.6) आदर्श विलंब लिंक की गतिशीलता के गणितीय विवरण से मेल खाता है:

और इसके गुणों का एक ग्राफिक चित्रण चित्र में दिखाया गया है। 1.4.1

चावल। 1.4.1 - आदर्श विलंब लिंक के इनपुट और आउटपुट के ग्राफ़

5) रैखिक अंतर समीकरणों द्वारा वर्णित रैखिक स्वचालित नियंत्रण प्रणालियाँ आंशिक अवकलज. ऐसी स्व-चालित बंदूकों को अक्सर कहा जाता है वितरित नियंत्रण प्रणाली। ==> ऐसे विवरण का एक "सार" उदाहरण:

समीकरणों की प्रणाली (1.4.7) एक रैखिक रूप से वितरित स्वचालित नियंत्रण प्रणाली की गतिशीलता का वर्णन करती है, अर्थात। नियंत्रित मात्रा न केवल समय पर, बल्कि एक स्थानिक समन्वय पर भी निर्भर करती है।
यदि नियंत्रण प्रणाली एक "स्थानिक" वस्तु है, तो ==>

जहां त्रिज्या वेक्टर द्वारा निर्धारित समय और स्थानिक निर्देशांक पर निर्भर करता है

6) स्व-चालित बंदूकों का वर्णन किया गया प्रणाली ODE, या अंतर समीकरणों की प्रणालियाँ, या आंशिक अंतर समीकरणों की प्रणालियाँ ==> इत्यादि...

नॉनलाइनियर स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (एसएपी) के लिए एक समान वर्गीकरण प्रस्तावित किया जा सकता है…

रैखिक प्रणालियों के लिए निम्नलिखित आवश्यकताएँ पूरी होती हैं:

• एसीएस की स्थिर विशेषताओं की रैखिकता;
• गतिशीलता समीकरण की रैखिकता, यानी चर गतिशीलता समीकरण में शामिल हैं केवल रैखिक संयोजन में.

स्थैतिक विशेषता स्थिर अवस्था में इनपुट प्रभाव के परिमाण पर आउटपुट की निर्भरता है (जब सभी क्षणिक प्रक्रियाएं समाप्त हो जाती हैं)।

स्थिर गुणांक वाले रैखिक साधारण अंतर समीकरणों द्वारा वर्णित प्रणालियों के लिए, सभी गैर-स्थिर शब्दों को शून्य पर सेट करके गतिशील समीकरण (1.4.1) से स्थिर विशेषता प्राप्त की जाती है ==>

चित्र 1.4.2 स्वचालित नियंत्रण (विनियमन) प्रणालियों की रैखिक और गैर-रेखीय स्थैतिक विशेषताओं के उदाहरण दिखाता है।

चावल। 1.4.2 - स्थैतिक रैखिक और अरेखीय विशेषताओं के उदाहरण

गैर-रेखीय गणितीय संक्रियाओं (*, /,) का उपयोग करते समय गतिशील समीकरणों में समय व्युत्पन्न वाले शब्दों की गैर-रैखिकता उत्पन्न हो सकती है। , , पाप, एलएन, आदि)। उदाहरण के लिए, कुछ "अमूर्त" स्व-चालित बंदूक की गतिशीलता समीकरण पर विचार करना

ध्यान दें कि इस समीकरण में, एक रैखिक स्थैतिक विशेषता के साथ समीकरण के बाईं ओर दूसरा और तीसरा पद (गतिशील पद) हैं अरेखीय, इसलिए एक समान समीकरण द्वारा वर्णित एसीएस है अरेखीय में गतिशील योजना.

1.4.2. संचरित संकेतों की प्रकृति के अनुसार वर्गीकरण

प्रेषित संकेतों की प्रकृति के आधार पर, स्वचालित नियंत्रण (या विनियमन) प्रणालियों को विभाजित किया गया है:

• सतत प्रणाली (निरंतर प्रणाली);
• रिले सिस्टम (रिले एक्शन सिस्टम);
• असतत कार्रवाई प्रणाली (पल्स और डिजिटल)।

व्यवस्था निरंतर कार्रवाई को ऐसे ACS कहा जाता है, जिसके प्रत्येक लिंक में निरंतर समय के साथ इनपुट सिग्नल में परिवर्तन निरंतर से मेल खाता है आउटपुट सिग्नल में परिवर्तन, जबकि आउटपुट सिग्नल में परिवर्तन का नियम मनमाना हो सकता है। स्व-चालित बंदूक के निरंतर चलने के लिए, यह आवश्यक है कि सभी की स्थैतिक विशेषताएँ लिंक निरंतर थे.

चावल। 1.4.3 - एक सतत प्रणाली का उदाहरण

व्यवस्था रिले क्रिया को एक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली कहा जाता है जिसमें कम से कम एक लिंक में, इनपुट मूल्य में निरंतर परिवर्तन के साथ, नियंत्रण प्रक्रिया के कुछ क्षणों में आउटपुट मूल्य इनपुट सिग्नल के मूल्य के आधार पर "छलांग" बदलता है। ऐसे लिंक की स्थिर विशेषता होती है विराम बिंदु या टूटन के साथ फ्रैक्चर.

चावल। 1.4.4 - रिले स्थैतिक विशेषताओं के उदाहरण

व्यवस्था अलग क्रिया एक ऐसी प्रणाली है जिसमें कम से कम एक लिंक में, इनपुट मात्रा में निरंतर परिवर्तन के साथ, आउटपुट मात्रा होती है व्यक्तिगत आवेगों के प्रकार, एक निश्चित अवधि के बाद प्रकट होना।

वह लिंक जो निरंतर सिग्नल को असतत सिग्नल में परिवर्तित करता है उसे पल्स लिंक कहा जाता है। इसी प्रकार के संचारित सिग्नल कंप्यूटर या नियंत्रक के साथ स्वचालित नियंत्रण प्रणाली में होते हैं।

निरंतर इनपुट सिग्नल को स्पंदित आउटपुट सिग्नल में परिवर्तित करने के लिए सबसे आम तौर पर लागू की जाने वाली विधियां (एल्गोरिदम) हैं:

• पल्स आयाम मॉड्यूलेशन (पीएएम);
• पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम)।

चित्र में. चित्र 1.4.5 पल्स आयाम मॉड्यूलेशन (पीएएम) एल्गोरिथ्म का एक चित्रमय चित्रण प्रस्तुत करता है। चित्र के शीर्ष पर. समय निर्भरता प्रस्तुत की गई है एक्स (टी) - संकेत प्रवेश पर आवेग अनुभाग में. पल्स ब्लॉक का आउटपुट सिग्नल (लिंक) y (टी) - आयताकार दालों का एक क्रम दिखाई देता है डीसी परिमाणीकरण अवधि Δt (चित्र का निचला भाग देखें)। दालों की अवधि समान और Δ के बराबर है। ब्लॉक के आउटपुट पर पल्स आयाम इस ब्लॉक के इनपुट पर निरंतर सिग्नल x(t) के संबंधित मान के समानुपाती होता है।

चावल। 1.4.5 - पल्स आयाम मॉड्यूलेशन का कार्यान्वयन

पिछली सदी के 70...80 के दशक में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों (एनपीपी) के नियंत्रण और सुरक्षा प्रणालियों (सीपीएस) के इलेक्ट्रॉनिक माप उपकरणों में पल्स मॉड्यूलेशन की यह विधि बहुत आम थी।

चित्र में. चित्र 1.4.6 पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) एल्गोरिदम का एक ग्राफिकल चित्रण दिखाता है। चित्र के शीर्ष पर. 1.14 समय निर्भरता दर्शाता है एक्स (टी) - पल्स लिंक के इनपुट पर सिग्नल। पल्स ब्लॉक का आउटपुट सिग्नल (लिंक) y (टी) - निरंतर परिमाणीकरण अवधि के साथ प्रदर्शित होने वाले आयताकार दालों का एक क्रम t (चित्र 1.14 का निचला भाग देखें)। सभी दालों का आयाम समान है। नाड़ी अवधि t ब्लॉक का आउटपुट निरंतर सिग्नल के संबंधित मान के समानुपाती होता है एक्स (टी) पल्स ब्लॉक के इनपुट पर।

चावल। 1.4.6 - पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन का कार्यान्वयन

पल्स मॉड्यूलेशन की यह विधि वर्तमान में परमाणु ऊर्जा संयंत्रों (एनपीपी) और अन्य तकनीकी प्रणालियों के एसीएस के नियंत्रण और सुरक्षा प्रणालियों (सीपीएस) के इलेक्ट्रॉनिक माप उपकरणों में सबसे आम है।

इस उपधारा को समाप्त करते हुए, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यदि स्व-चालित बंदूकों (एसएपी) के अन्य लिंक में विशेषता समय स्थिर रहता है काफ़ी अधिक Δt (परिमाण के क्रम से), फिर नाड़ी प्रणाली एक सतत स्वचालित नियंत्रण प्रणाली (उपयोग करते समय) माना जा सकता है एआईएम और पीडब्लूएम दोनों)।

1.4.3. नियंत्रण की प्रकृति द्वारा वर्गीकरण

नियंत्रण प्रक्रियाओं की प्रकृति के आधार पर, स्वचालित नियंत्रण प्रणालियों को निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित किया जाता है:

• नियतात्मक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली, जिसमें इनपुट सिग्नल को आउटपुट सिग्नल (और इसके विपरीत) के साथ स्पष्ट रूप से जोड़ा जा सकता है;
• स्टोकेस्टिक एसीएस (सांख्यिकीय, संभाव्य), जिसमें एसीएस किसी दिए गए इनपुट सिग्नल पर "प्रतिक्रिया" करता है बिना सोचे समझे (स्टोकेस्टिक) आउटपुट सिग्नल।

आउटपुट स्टोकेस्टिक सिग्नल की विशेषता है:

• वितरण का नियम;
• गणितीय अपेक्षा (औसत मूल्य);
• फैलाव (मानक विचलन)।

नियंत्रण प्रक्रिया की स्टोकेस्टिक प्रकृति आमतौर पर देखी जाती है मूलतः अरेखीय ए.सी.एस दोनों स्थैतिक विशेषताओं के दृष्टिकोण से, और गतिशीलता समीकरणों में गतिशील शब्दों की गैर-रैखिकता के दृष्टिकोण से (यहां तक ​​​​कि अधिक हद तक)।

चावल। 1.4.7 - स्टोकेस्टिक स्वचालित नियंत्रण प्रणाली के आउटपुट मूल्य का वितरण

नियंत्रण प्रणालियों के उपरोक्त मुख्य प्रकार के वर्गीकरण के अलावा, अन्य वर्गीकरण भी हैं। उदाहरण के लिए, वर्गीकरण नियंत्रण विधि के अनुसार किया जा सकता है और बाहरी वातावरण के साथ बातचीत और पर्यावरणीय मापदंडों में परिवर्तन के लिए एसीएस को अनुकूलित करने की क्षमता पर आधारित हो सकता है। सिस्टम को दो बड़े वर्गों में विभाजित किया गया है:

1) अनुकूलन के बिना साधारण (गैर-स्व-समायोजन) नियंत्रण प्रणालियाँ; ये प्रणालियाँ सरल प्रणालियों की श्रेणी में आती हैं जो प्रबंधन प्रक्रिया के दौरान अपनी संरचना नहीं बदलती हैं। वे सबसे अधिक विकसित और व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले हैं। साधारण नियंत्रण प्रणालियों को तीन उपवर्गों में विभाजित किया गया है: ओपन-लूप, बंद-लूप और संयुक्त नियंत्रण प्रणाली।

2) स्व-समायोजन (अनुकूली) नियंत्रण प्रणाली। इन प्रणालियों में, जब नियंत्रित वस्तु की बाहरी स्थितियाँ या विशेषताएँ बदलती हैं, तो नियंत्रण प्रणाली के गुणांकों, नियंत्रण प्रणाली संरचना, या यहाँ तक कि नए तत्वों की शुरूआत में परिवर्तन के कारण नियंत्रण उपकरण के मापदंडों में एक स्वचालित (पूर्व निर्धारित नहीं) परिवर्तन होता है। .

वर्गीकरण का एक और उदाहरण: पदानुक्रमित आधार के अनुसार (एक-स्तर, दो-स्तर, बहु-स्तर)।

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स्रोत: www.habr.com