Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

Мен автоматты басқару теориясы бойынша лекциялардың бірінші тарауын жариялап жатырмын, одан кейін сіздің өміріңіз ешқашан бұрынғыдай болмайды.

«Техникалық жүйелерді басқару» курсы бойынша дәрістерді ММУ «Электр энергетикасы» факультетінің «Ядролық реакторлар және электр станциялары» кафедрасында Олег Степанович Козлов оқиды. Н.Е. Бауман. Сол үшін мен оған өте ризамын.

Бұл дәрістер кітап болып басылып шығуға енді ғана дайындалып жатыр, ТАУ мамандары, студенттер және осы пәнге қызығушылық танытатындар бар болғандықтан, кез келген сынды қабылдауға болады.

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

1. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

1.1. Басқарудың мақсаттары, принциптері, басқару жүйесінің түрлері, негізгі анықтамалары, мысалдары

Өнеркәсіптік өндірістің (энергетика, көлік, машина жасау, ғарыштық техника және т.б.) дамуы мен жетілдірілуі машиналар мен агрегаттардың өнімділігін үздіксіз арттыруды, өнім сапасын арттыруды, өзіндік құнын төмендетуді және әсіресе атом энергетикасында өндірістің күрт өсуін талап етеді. қауіпсіздік (ядролық, радиациялық және т.б.) .d.) атом электр станциялары мен ядролық қондырғыларды пайдалану.

Қойылған мақсаттарды іске асыру басқарудың қазіргі заманғы жүйелерін, оның ішінде автоматтандырылған (адам операторының қатысуымен) және автоматты (адам операторының қатысуынсыз) басқару жүйелерін (ОҚ) енгізбестен мүмкін емес.

Анықтама: Менеджмент – қойылған мақсатқа жетуді қамтамасыз ететін белгілі бір технологиялық процесті ұйымдастыру.

Басқару теориясы қазіргі ғылым мен техниканың бір саласы болып табылады. Ол іргелі (жалпы ғылыми) пәндерге де (мысалы, математика, физика, химия және т.б.), қолданбалы пәндерге де (электроника, микропроцессорлық технология, бағдарламалау және т.б.) негізделген (негізделген).

Кез келген басқару процесі (автоматты) келесі негізгі кезеңдерден (элементтерден) тұрады:

  • бақылау тапсырмасы туралы ақпарат алу;
  • басқару нәтижесі туралы ақпарат алу;
  • алынған ақпаратты талдау;
  • шешімнің орындалуы (бақылау объектісіне әсер ету).

Басқару процесін жүзеге асыру үшін басқару жүйесінде (БЖ) болуы керек:

  • басқару міндеті туралы ақпарат көздері;
  • бақылау нәтижелері туралы ақпарат көздері (әртүрлі датчиктер, өлшеу құралдары, детекторлар және т.б.);
  • алынған ақпаратты талдауға және шешімдерді әзірлеуге арналған құрылғылар;
  • Басқару объектісінде әрекет ететін жетектер, құрамында: реттегіш, қозғалтқыштар, күшейту-түрлендіргіш құрылғылар және т.б.

Анықтама: Егер басқару жүйесінде (БЖ) жоғарыда аталған бөліктердің барлығы болса, онда ол жабық.

Анықтама: Бақылау нәтижелері туралы ақпаратты пайдалана отырып, техникалық объектіні басқару кері байланыс принципі деп аталады.

Схемалық түрде мұндай басқару жүйесін келесідей көрсетуге болады:

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.1.1 — Басқару жүйесінің құрылымы (БЖ)

Егер басқару жүйесінде (БЖ) құрылымдық схемасы болса, оның нысаны 1.1.1-суретке сәйкес келеді. XNUMX, және адамның (оператордың) қатысуынсыз функциялар (жұмыстар), содан кейін ол шақырылады автоматты басқару жүйесі (ACS).

Егер басқару жүйесі адамның (оператордың) қатысуымен жұмыс істесе, онда ол шақырылады автоматтандырылған басқару жүйесі.

Егер Бақылау бақылау нәтижелеріне қарамастан уақыт бойынша объектінің өзгеру заңын қамтамасыз етсе, онда мұндай басқару ашық циклде орындалады, ал басқарудың өзі деп аталады. бағдарламамен басқарылады.

Ашық контурлы жүйелерге өнеркәсіптік машиналар (конвейер желілері, айналмалы желілер және т.б.), компьютерлік сандық басқару (CNC) машиналары кіреді: суреттегі мысалды қараңыз. 1.1.2.

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Сур.1.1.2 – Бағдарламаны басқару мысалы

Негізгі құрылғы, мысалы, «көшірме» болуы мүмкін.

Бұл мысалда дайындалып жатқан бөлікті бақылайтын датчиктер (өлшемдер) жоқ болғандықтан, мысалы, кескіш дұрыс орнатылмаған немесе сынған болса, онда қойылған мақсатқа (бөлшекті өндіру) қол жеткізу (іске асыру) мүмкін емес. Әдетте, осы типтегі жүйелерде бөліктің өлшемдері мен пішінінің қалағанынан ауытқуын ғана жазатын шығысты басқару қажет.

Автоматты басқару жүйелері 3 түрге бөлінеді:

  • автоматты басқару жүйелері (АБЖ);
  • автоматты басқару жүйелері (АБЖ);
  • бақылау жүйелері (SS).

SAR және SS - SPG ішкі жиындары ==> Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері.

Анықтама: Басқару объектісінде кез келген физикалық шаманың (шамалар тобының) тұрақтылығын қамтамасыз ететін автоматты басқару жүйесі автоматты басқару жүйесі (АБЖ) деп аталады.

Автоматты басқару жүйелері (АБЖ) автоматты басқару жүйелерінің ең көп тараған түрі болып табылады.

Дүние жүзіндегі алғашқы автоматты реттегіш (18 ғ.) Ватт реттегіші болып табылады. Бұл схема (1.1.3-суретті қараңыз) бу машинасы доңғалағының тұрақты айналу жылдамдығын сақтау және сәйкесінше трансмиссиялық шкивтің (белдік) айналуының (қозғалысының) тұрақты жылдамдығын сақтау үшін Англиядағы Ваттпен жүзеге асырылды. ).

Бұл схемада сезімтал элементтер (өлшеу сенсорлары) «салмақ» (шарлар) болып табылады. «Салмақтар» (шарлар) сонымен қатар рокердің иінішті, содан кейін клапанды жылжытуға «мәжбүрлейді». Сондықтан бұл жүйені тікелей басқару жүйесі, ал реттеуші ретінде жіктеуге болады тікелей әрекет ететін реттеуші, өйткені ол бір уақытта «метрдің» де, «регулятордың» да функцияларын орындайды.

Тікелей әрекет ететін реттеуіштерде қосымша көз реттегішті жылжыту үшін энергия қажет емес.

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.1.3 — Ватт автоматты реттегіш тізбегі

Жанама басқару жүйелері күшейткіштің (мысалы, қуаттың), құрамында, мысалы, электр қозғалтқышының, сервомотордың, гидравликалық жетектің және т.б. бар қосымша жетектің болуын (болуын) талап етеді.

Автоматты басқару жүйесінің (автоматты басқару жүйесі) мысалы, осы анықтаманың толық мағынасында зымыранның орбитаға шығуын қамтамасыз ететін басқару жүйесі болып табылады, мұнда басқарылатын айнымалы, мысалы, зымыран арасындағы бұрыш болуы мүмкін. осі және Жерге нормаль ==> суретті қараңыз. 1.1.4.a және сур. 1.1.4.b

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.1.4(а)
Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.1.4 (b)

1.2. Басқару жүйелерінің құрылымы: қарапайым және көп өлшемді жүйелер

Техникалық жүйелерді басқару теориясында кез келген жүйе әдетте желілік құрылымдарға қосылған буындар жиынтығына бөлінеді. Ең қарапайым жағдайда жүйе бір сілтемені қамтиды, оның кірісі енгізу әрекетімен (енгізу) қамтамасыз етіледі, ал жүйенің жауабы (шығыс) кірісте алынады.

Техникалық жүйелерді басқару теориясында басқару жүйелерінің буындарын бейнелеудің 2 негізгі әдісі қолданылады:

— «енгізу-шығару» айнымалыларында;

— күй айнымалы мәндерінде (толығырақ ақпарат алу үшін 6...7 тарауды қараңыз).

Енгізу-шығару айнымалыларындағы көрсету әдетте бір «енгізу» (бір басқару әрекеті) және бір «шығыс» (бір басқарылатын айнымалы, 1.2.1 суретті қараңыз) бар салыстырмалы түрде қарапайым жүйелерді сипаттау үшін қолданылады.

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.2.1 – Қарапайым басқару жүйесінің схемалық көрінісі

Әдетте, бұл сипаттама техникалық қарапайым автоматты басқару жүйелері (автоматты басқару жүйелері) үшін қолданылады.

Соңғы кездері күй айнымалыларында көрсету, әсіресе техникалық күрделі жүйелер үшін, соның ішінде көпөлшемді автоматты басқару жүйелері үшін кеңінен тарады. Суретте. 1.2.2 көпөлшемді автоматты басқару жүйесінің схемалық көрінісін көрсетеді, мұнда u1(t)…um(t) — бақылау әрекеттері (басқару векторы), y1(t)…yp(t) — АБЖ реттелетін параметрлері (шығыс векторы).

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.2.2 — Көпөлшемді басқару жүйесінің схемалық көрінісі

«Енгізу-шығару» айнымалыларында ұсынылған және бір кірісі (енгізу немесе негізгі немесе басқару әрекеті) және бір шығысы (шығыс әрекеті немесе басқарылатын (немесе реттелетін) айнымалы) бар АБЖ құрылымын толығырақ қарастырайық.

Мұндай АБЖ құрылымдық схемасы элементтердің (сілтемелердің) белгілі бір санынан тұрады деп алайық. Функционалдық принцип бойынша буындарды топтастыру арқылы (сілтемелер не істейді) АБЖ құрылымдық диаграммасын келесі типтік пішінге келтіруге болады:

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.2.3 — Автоматты басқару жүйесінің құрылымдық сұлбасы

Таңба ε(t) немесе айнымалы ε(t) салыстыру құрылғысының шығысындағы сәйкессіздікті (қате) көрсетеді, ол қарапайым салыстырмалы арифметикалық амалдар (көбінесе алу, азырақ қосу) және күрделі салыстырмалы амалдар (рәсімдер) режимінде де «жұмыс істей» алады.

содан бері y1(t) = y(t)*k1қайда k1 пайда, онда ==>
ε(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

Басқару жүйесінің міндеті (егер ол тұрақты болса) сәйкессіздікті (қатені) жою үшін «жұмыс істеу» болып табылады. ε(t), яғни. ==> ε(t) → 0.

Айта кету керек, басқару жүйесіне сыртқы әсерлер де (басқарушы, алаңдататын, кедергілер) және ішкі кедергілер де әсер етеді. Интерференция әсер етуден оның бар болуының стохастикалық (кездейсоқтығы) арқылы ерекшеленеді, ал әсер әрқашан дерлік детерминирленген.

Басқаруды (орнату әрекетін) белгілеу үшін біз біреуін қолданамыз x (t), немесе сіз (т).

1.3. Бақылаудың негізгі заңдылықтары

Егер соңғы суретке оралсақ (1.2.3-суреттегі АБЖ блок-схемасы), онда күшейту-түрлендіргіш құрылғының атқаратын рөлін (ол қандай функцияларды орындайды) «дешифрлау» қажет.

Егер күшейтуді түрлендіретін құрылғы (ACD) сәйкессіздік сигналын ε(t) ғана күшейтсе (немесе әлсіретсе), атап айтқанда: Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктеріқайда Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері– пропорционалдық коэффициенті (нақты жағдайда Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері = Const), онда тұйық контурлы автоматты басқару жүйесінің мұндай басқару режимі режим деп аталады пропорционалды бақылау (P-басқару).

Егер басқару блогы ε(t) қатесіне және ε(t) интегралына пропорционал ε1(t) шығыс сигналын тудырса, яғни. Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері, содан кейін бұл басқару режимі шақырылады пропорционалды интегралдаушы (PI басқару). ==> Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктеріқайда b – пропорционалдық коэффициенті (нақты жағдайда b = Const).

Әдетте, PI бақылауы бақылау (реттеу) дәлдігін жақсарту үшін қолданылады.

Егер басқару блогы ε(t) қатесіне және оның туындысына пропорционал ε1(t) шығыс сигналын тудырса, онда бұл режим деп аталады. пропорционалды ажыратады (PD басқару): ==> Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

Әдетте, PD басқаруды пайдалану АБЖ өнімділігін арттырады

Егер басқару блогы ε(t) қатесіне, оның туындысына және қатенің интегралы ==> пропорционал ε1(t) шығыс сигналын тудырса. Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері, содан кейін бұл режим шақырылады, содан кейін бұл басқару режимі шақырылады пропорционалды-интегралдық-дифференциалды басқару режимі (PID басқару).

PID басқаруы көбінесе «жақсы» жылдамдықпен «жақсы» басқару дәлдігін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді

1.4. Автоматты басқару жүйелерінің классификациясы

1.4.1. Математикалық сипаттама түрі бойынша классификация

Математикалық сипаттау түріне (динамика және статика теңдеулері) байланысты автоматты басқару жүйелері (АБЖ) бөлінеді. сызықтық и сызықтық емес жүйелер (өзі жүретін зеңбіректер немесе SAR).

Әрбір «ішкі сынып» (сызықтық және сызықтық емес) бірнеше «ішкі сыныптарға» бөлінеді. Мысалы, желілік өздігінен жүретін зеңбіректердің (SAP) математикалық сипаттау түріндегі айырмашылықтары бар.
Осы семестрде тек сызықтық автоматты басқару (реттеу) жүйелерінің динамикалық қасиеттері қарастырылатындықтан, төменде біз сызықтық автоматты басқару жүйелерінің (АБЖ) математикалық сипаттамасының түріне сәйкес жіктеуді береміз:

1) Кіріс-шығыс айнымалыларында қарапайым дифференциалдық теңдеулермен (ODE) сипатталған сызықты автоматты басқару жүйелері тұрақты коэффициенттер:

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

қайда x (t) - енгізу әсері; у (т) – шығыс әсері (реттелетін мән).

Егер сызықтық ODE жазудың операторлық («ықшам») түрін қолдансақ, онда (1.4.1) теңдеуді келесі түрде көрсетуге болады:

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

қайда, p = d/dt — дифференциалдау операторы; L(p), N(p) сәйкес сызықтық дифференциалдық операторлар болып табылады, олар мыналарға тең:

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

2) Сызықтық қарапайым дифференциалдық теңдеулермен (ОДҚ) сипатталған сызықты автоматты басқару жүйелері айнымалылар (уақыт бойынша) коэффициенттер:

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

Жалпы жағдайда мұндай жүйелерді сызықты емес автоматты басқару жүйелері (NSA) ретінде жіктеуге болады.

3) Сызықтық айырмашылық теңдеулерімен сипатталған сызықты автоматты басқару жүйелері:

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

қайда f(…) – аргументтердің сызықтық функциясы; k = 1, 2, 3… - бүтін сандар; Δt – кванттау интервалы (іріктеу аралығы).

(1.4.4) теңдеу «ықшам» белгілеуде ұсынылуы мүмкін:

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

Әдетте, сызықтық автоматты басқару жүйелерінің (АБЖ) бұл сипаттамасы цифрлық басқару жүйелерінде (компьютер көмегімен) қолданылады.

4) Кешіктірілген сызықты автоматты басқару жүйелері:

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

қайда L(p), N(p) — сызықтық дифференциалдық операторлар; τ — кешігу уақыты немесе лаг тұрақтысы.

Операторлар болса L(p) и N(p) азғындау (L(p) = 1; N(p) = 1), онда (1.4.6) теңдеу идеалды кідіріс буынының динамикасының математикалық сипаттамасына сәйкес келеді:

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

және оның қасиеттерінің графикалық иллюстрациясы күріште көрсетілген. 1.4.1

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.4.1 — Идеал кідіріс буынының кіріс және шығыс графиктері

5) Сызықтық дифференциалдық теңдеулермен сипатталған сызықты автоматты басқару жүйелері ішінара туындылар. Мұндай өздігінен жүретін зеңбіректер жиі аталады таратылды басқару жүйелері. ==> Мұндай сипаттаманың «абстрактілі» мысалы:

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

Теңдеулер жүйесі (1.4.7) сызықтық бөлінген автоматты басқару жүйесінің динамикасын сипаттайды, яғни. бақыланатын шама уақытқа ғана емес, сонымен қатар бір кеңістіктік координатқа да байланысты.
Егер басқару жүйесі «кеңістіктік» объект болса, онда ==>

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

қайда Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері радиус векторымен анықталатын уақыт пен кеңістік координатасына тәуелді Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

6) Өздігінен жүретін зеңбіректер сипатталған жүйелер ODE немесе айырымдық теңдеулер жүйесі немесе толық емес дифференциалдық теңдеулер жүйесі ==> және т.б.

Ұқсас классификацияны сызықты емес автоматты басқару жүйелеріне (SAP) ұсынуға болады...

Сызықтық жүйелер үшін келесі талаптар орындалады:

  • АБЖ статикалық сипаттамаларының сызықтылығы;
  • динамика теңдеуінің сызықтылығы, яғни. айнымалылар динамика теңдеуіне кіреді тек сызықтық комбинацияда.

Статикалық сипаттама – шығыстың тұрақты күйдегі кіріс әсерінің шамасына тәуелділігі (барлық өтпелі процестер сөнген кезде).

Тұрақты коэффициенттері бар сызықтық қарапайым дифференциалдық теңдеулермен сипатталған жүйелер үшін статикалық сипаттама динамикалық теңдеуден (1.4.1) барлық стационарлық емес мүшелерді нөлге қою арқылы алынады ==>

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

1.4.2-суретте автоматты басқару (реттеу) жүйелерінің сызықтық және сызықты емес статикалық сипаттамаларының мысалдары келтірілген.

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.4.2 - Статикалық сызықтық және сызықтық емес сипаттамалардың мысалдары

Динамикалық теңдеулердегі уақыт туындылары бар терминдердің сызықты еместігі сызықты емес математикалық амалдарды (*, /,) пайдалану кезінде туындауы мүмкін. Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері, Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері, sin, ln және т.б.). Мысалы, кейбір «дерексіз» өздігінен жүретін зеңбіректің динамикалық теңдеуін қарастырсақ

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері

Бұл теңдеуде сызықтық статикалық сипаттамасы бар екенін ескеріңіз Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері теңдеудің сол жағындағы екінші және үшінші мүшелері (динамикалық мүшелер). сызықтық емес, сондықтан ұқсас теңдеумен сипатталған АБЖ болады сызықтық емес динамикалық жоспар.

1.4.2. Берілетін сигналдардың сипатына қарай жіктелуі

Берілетін сигналдардың сипатына қарай автоматты басқару (немесе реттеу) жүйелері келесіге бөлінеді:

  • үздіксіз жүйелер (үздіксіз жүйелер);
  • релелік жүйелер (релейлік әрекет жүйелері);
  • дискретті әрекет жүйелері (импульстік және цифрлық).

жүйесі үздіксіз әрекет осындай АБЖ деп аталады, оның әрбір буынында үздіксіз уақыт бойынша кіріс сигналының өзгеруі үздіксізге сәйкес келеді шығыс сигналының өзгеруі, ал шығыс сигналының өзгеру заңы ерікті болуы мүмкін. Өздігінен жүретін зеңбірек үздіксіз болуы үшін барлығының статикалық сипаттамалары болуы керек байланыстар үздіксіз болды.

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.4.3 - Үздіксіз жүйенің мысалы

жүйесі реле әрекет автоматты басқару жүйесі деп аталады, онда ең болмағанда бір сілтемеде кіріс мәнінің үздіксіз өзгеруімен басқару процесінің кейбір сәттерінде шығыс мәні кіріс сигналының мәніне байланысты «секіру» өзгереді. Мұндай сілтеменің статикалық сипаттамасы бар үзіліс нүктелері немесе жыртылуы бар сыну.

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.4.4 - Релелік статикалық сипаттамалардың мысалдары

жүйесі дискретті әрекет – кіріс шамасының үздіксіз өзгеруімен кем дегенде бір буында шығыс шама болатын жүйе. жеке импульстардың түрі, белгілі бір уақыт кезеңінен кейін пайда болады.

Үздіксіз сигналды дискретті сигналға түрлендіретін буын импульстік байланыс деп аталады. Берілетін сигналдардың ұқсас түрі компьютер немесе контроллері бар автоматты басқару жүйесінде кездеседі.

Үздіксіз кіріс сигналын импульстік шығыс сигналына түрлендірудің ең жиі қолданылатын әдістері (алгоритмдері):

  • импульстік амплитудалық модуляция (PAM);
  • Импульстік ен модуляциясы (PWM).

Суретте. 1.4.5-суретте импульстік амплитудалық модуляция (PAM) алгоритмінің графикалық иллюстрациясы берілген. Суреттің жоғарғы жағында. уақытқа тәуелділік берілген x (t) - сигнал кіреберісте импульстік бөлімге. Импульстік блоктың шығыс сигналы (сілтеме) у (т) – пайда болатын тікбұрышты импульстар тізбегі тұрақты кванттау кезеңі Δt (суреттің төменгі бөлігін қараңыз). Импульстердің ұзақтығы бірдей және Δ-ға тең. Блоктың шығысындағы импульс амплитудасы осы блоктың кірісіндегі x(t) үздіксіз сигналының сәйкес мәніне пропорционал.

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.4.5 — Импульстік амплитудалық модуляцияны енгізу

Импульстік модуляцияның бұл әдісі өткен ғасырдың 70...80-ші жылдарында атом электр станцияларының (АЭС) басқару және қорғау жүйелерінің (БҚЖ) электрондық өлшеуіш аппараттарында өте кең таралған.

Суретте. 1.4.6-суретте импульс енін модуляциялау (PWM) алгоритмінің графикалық иллюстрациясы көрсетілген. Суреттің жоғарғы жағында. 1.14 уақытқа тәуелділікті көрсетеді x (t) – импульстік сілтеменің кірісіндегі сигнал. Импульстік блоктың шығыс сигналы (сілтеме) у (т) – тұрақты кванттау периодымен пайда болатын тік бұрышты импульстар тізбегі Δt (1.14-суреттің төменгі бөлігін қараңыз). Барлық импульстердің амплитудасы бірдей. Импульс ұзақтығы Δt блоктың шығысында үздіксіз сигналдың сәйкес мәніне пропорционал x (t) импульстік блоктың кірісінде.

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.4.6 — Импульстік ен модуляциясын енгізу

Импульсті модуляциялаудың бұл әдісі қазіргі уақытта атом электр станцияларының (АЭС) басқару және қорғау жүйелерінің (БҚЖ) электронды өлшеу аппаратураларында және басқа техникалық жүйелердің АБЖ-да кең таралған.

Осы кіші бөлімді қорытындылай келе, егер өздігінен жүретін зеңбіректердің (SAP) басқа буындарында сипаттамалық уақыт тұрақтылары болса, атап өту керек. айтарлықтай көп Δt (шаманың реттері бойынша), содан кейін импульстік жүйе үздіксіз автоматты басқару жүйесі деп санауға болады (пайдалану кезінде AIM және PWM).

1.4.3. Бақылау сипаты бойынша классификация

Басқару процестерінің сипатына қарай автоматты басқару жүйелері келесі түрлерге бөлінеді:

  • детерминирленген автоматты басқару жүйелері, оларда кіріс сигналы шығыс сигналымен бірмәнді байланысты болуы мүмкін (және керісінше);
  • стохастикалық ACS (статистикалық, ықтималдық), онда АБЖ берілген кіріс сигналына «жауап береді». кездейсоқ (стохастикалық) шығыс сигналы.

Шығу стохастикалық сигнал мыналармен сипатталады:

  • бөлу заңы;
  • математикалық күту (орташа мән);
  • дисперсия (стандартты ауытқу).

Басқару процесінің стохастикалық сипаты әдетте байқалады негізінен сызықты емес АБЖ статикалық сипаттамалар тұрғысынан да, динамикалық теңдеулердегі динамикалық терминдердің сызықты еместігі тұрғысынан да (тіпті үлкен дәрежеде).

Автоматты басқару теориясына кіріспе. Техникалық жүйелерді басқару теориясының негізгі түсініктері
Күріш. 1.4.7 — Стохастикалық автоматты басқару жүйесінің шығыс мәнін бөлу

Басқару жүйелерінің классификациясының жоғарыда аталған негізгі түрлерінен басқа, басқа да классификациялар бар. Мысалы, классификация бақылау әдісі бойынша жүзеге асырылуы мүмкін және сыртқы ортамен өзара әрекеттесу және АБЖ-ны қоршаған орта параметрлерінің өзгеруіне бейімдеу мүмкіндігіне негізделуі мүмкін. Жүйелер екі үлкен класқа бөлінеді:

1) Бейімделусіз қарапайым (өздігінен реттелмейтін) басқару жүйелері; Бұл жүйелер басқару процесінде құрылымын өзгертпейтін қарапайымдар санатына жатады. Олар ең дамыған және кеңінен қолданылады. Қарапайым басқару жүйелері үш ішкі сыныпқа бөлінеді: ашық контурлы, жабық контурлы және аралас басқару жүйелері.

2) Өздігінен реттелетін (бейімделетін) басқару жүйелері. Бұл жүйелерде басқарылатын объектінің сыртқы жағдайлары немесе сипаттамалары өзгерген кезде басқару жүйесінің коэффициенттерінің, басқару жүйесінің құрылымының немесе тіпті басқару жүйесінің өзгеруіне байланысты басқару құрылғысының параметрлерінің автоматты (алдын ала анықталмаған) өзгеруі орын алады. жаңа элементтерді енгізу.

Жіктелудің тағы бір мысалы: иерархиялық негіз бойынша (бір деңгейлі, екі деңгейлі, көп деңгейлі).

Сауалнамаға тек тіркелген пайдаланушылар қатыса алады. Кіру, өтінемін.

UTS бойынша лекцияларды жариялауды жалғастыру керек пе?

  • 88,7%Иә118

  • 7,5%№10

  • 3,8%Мен білмеймін 5

133 қолданушы дауыс берді. 10 пайдаланушы қалыс қалды.

Ақпарат көзі: www.habr.com

пікір қалдыру