Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

Мен автоматтык башкаруунун теориясы боюнча лекциялардын биринчи бөлүмүн жарыялап жатам, андан кийин сиздин жашооңуз эч качан мурункудай болбойт.

«Техникалык системаларды башкаруу» курсу боюнча лекцияларды МСТУнун «Электр энергетикасы» факультетинин «Атомдук реакторлор жана электр станциялары» кафедрасында Олег Степанович Козлов окуйт. Н.Э. Бауман. Бул үчүн мен ага абдан ыраазымын.

Бул лекциялар китеп түрүндө басылып чыгууга жаңыдан даярдалып жатат жана ал жерде ТАУнун адистери, студенттери жана бул предметке кызыккандар бар болгондуктан, ар кандай сын пикирлерди айтууга болот.

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

1. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

1.1. Башкаруунун максаттары, принциптери, башкаруу системасынын түрлөрү, негизги аныктамалар, мисалдар

Өнөр жай өндүрүшүн (энергетика, транспорт, машина куруу, космостук техника ж. б.) өнүктүрүү жана өркүндөтүү машиналар менен агрегаттардын өндүрүмдүүлүгүн тынымсыз жогорулатууну, продукциянын сапатын жакшыртууну, өздүк наркты төмөндөтүүнү жана, өзгөчө атом энергетикасында өндүрүштү кескин жогорулатууну талап кылат. коопсуздук (ядролук, радиациялык ж.б.) .д.) атомдук электр станцияларын жана атомдук установкаларды эксплуатациялоо.

Алдыга коюлган максаттарды ишке ашыруу башкаруунун заманбап системаларын, анын ичинде автоматташтырылган (адамдын операторунун катышуусу менен) да, автоматтык түрдө да (адамдын операторунун катышуусуз) башкаруу системаларын (КС) ишке киргизмейинче мүмкүн эмес.

Аныктама: Менеджмент – коюлган максатка жетүүнү камсыз кылуучу белгилүү бир технологиялык процессти уюштуруу.

Башкаруу теориясы азыркы илим менен техниканын тармагы болуп саналат. Ал фундаменталдык (жалпы илимий) дисциплиналарга да (мисалы, математика, физика, химия ж. б.), ошондой эле прикладдык дисциплиналарга (электроника, микропроцессордук технология, программалоо ж. б.) негизделет (негизделген).

Ар кандай башкаруу процесси (автоматтык) төмөнкү негизги этаптардан (элементтерден) турат:

  • контролдук тапшырма жөнүндө маалымат алуу;
  • башкаруунун натыйжасы жөнүндө маалымат алуу;
  • алынган маалыматты талдоо;
  • чечимди ишке ашыруу (башкаруу объектисине тийгизген таасири).

Башкаруу процессин ишке ашыруу үчүн башкаруу тутумунда (CS) төмөнкүлөр болушу керек:

  • башкаруу милдети жөнүндө маалымат булактары;
  • башкаруунун натыйжалары жөнүндө маалымат булактары (ар кандай сенсорлор, өлчөө приборлору, детекторлор ж.б.);
  • алынган маалыматты талдоо жана чечимдерди иштеп чыгуу үчүн түзүлүштөр;
  • Башкаруу объектисинде иштеген кыймылдаткычтар, төмөнкүлөрдү камтыган: жөнгө салгыч, кыймылдаткычтар, күчөтүүчү-конверттөөчү түзүлүштөр ж.б.

Аныктама: Эгерде башкаруу системасы (КС) жогоруда айтылган бөлүктөрдүн баарын камтыса, анда ал жабык.

Аныктама: Контролдоо натыйжалары жөнүндө маалыматты пайдалануу менен техникалык объектти башкаруу кайтарым байланыш принциби деп аталат.

Схемалык түрдө мындай башкаруу системасы төмөнкүчө чагылдырууга болот:

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Райс. 1.1.1 — Башкаруу системасынын түзүмү (БС)

Эгерде башкаруу системасында (КС) блок-схема бар болсо, анын формасы сүрөткө туура келет. 1.1.1, жана адамдын (оператордун) катышуусу жок функциялар (иштер), анда ал деп аталат автоматтык башкаруу системасы (ACS).

Эгерде башкаруу системасы адамдын (оператордун) катышуусу менен иштесе, анда ал деп аталат автоматташтырылган башкаруу системасы.

Эгерде контроль объектинин өзгөрүшүнүн берилген мыйзамын контролдун натыйжаларына карабастан өз убагында камсыз кылса, анда мындай контролдоо ачык циклде жүргүзүлөт, ал эми башкаруунун өзү деп аталат. программасы көзөмөлдөнөт.

Ачык контур системаларына өнөр жай машиналары (конвейердик линиялар, айланма линиялар ж.б.), компьютердик сандык башкаруу (CNC) машиналары кирет: 1.1.2-сүрөттөгү мисалды караңыз. XNUMX.

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Fig.1.1.2 - Программалык башкаруунун мисалы

Мастер аппарат, мисалы, "көчүрмө" болушу мүмкүн.

Бул мисалда даярдалып жаткан тетикти көзөмөлдөөчү сенсорлор (метрлер) жок болгондуктан, мисалы, кескич туура эмес орнотулган же сынган болсо, анда коюлган максатка (тетикти чыгаруу) жетишүү (ишке ашыруу) мүмкүн эмес. Эреже катары, бул типтеги системаларда бөлүктүн өлчөмдөрүнүн жана формасынын каалагандан четтөөсүн гана жаза турган чыгарууну башкаруу талап кылынат.

Автоматтык башкаруу системалары 3 түргө бөлүнөт:

  • автоматтык башкаруу системалары (АКС);
  • автоматтык башкаруу системалары (АКС);
  • байкоо системалары (SS).

SAR жана SS - SPGдин ички топтомдору ==> Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү.

Аныктама: Башкаруу объектисинде кандайдыр бир физикалык чоңдуктун (чоңдуктардын тобунун) туруктуулугун камсыз кылуучу автоматтык башкаруу системасы автоматтык башкаруу системасы (АКС) деп аталат.

Автоматтык башкаруу системалары (АКС) автоматтык башкаруу системаларынын эң кеңири таралган түрү болуп саналат.

Дүйнөдөгү биринчи автоматтык жөнгө салгыч (18-кылым) - Ватт жөнгө салгыч. Бул схема (1.1.3-сүрөттү караңыз) Англияда Ватт тарабынан буу кыймылдаткычынын дөңгөлөгүнүн айлануу ылдамдыгын туруктуу кармап туруу үчүн жана ошого жараша трансмиссия шкивинин (ременин) айлануу (кыймыл) ылдамдыгын туруктуу кармап туруу үчүн ишке ашырылган. ).

Бул схемада сезгич элементтер (өлчөөчү сенсорлор) "салмактар" (шарлар) болуп саналат. "Салмактар" (шарлар) ошондой эле рокердин колун, андан кийин клапанды жылдырууга "мажбурлайт". Демек, бул системаны түз башкаруу системасы катары классификациялоого болот, ал эми жөнгө салуучу катары классификациялоого болот түз аракеттенүүчү жөнгө салуучу, анткени ал бир эле убакта “эсептегичтин” да, “регулятордун” да функцияларын аткарат.

Түздөн-түз аракеттенүүчү жөнгө салуучу органдарда кошумча булак жөнгө салгычты жылдыруу үчүн эч кандай энергия талап кылынбайт.

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Райс. 1.1.3 — Ватттык автоматтык жөнгө салгычтын схемасы

Кыйыр башкаруу системалары күчөткүчтүн (мисалы, кубаттуулуктун), кошумча кыймылдаткычтын, мисалы, электр кыймылдаткычтын, сервомотордун, гидравликалык жетектин ж.б. болушун (болушун) талап кылат.

Автоматтык башкаруу системасынын (автоматтык башкаруу системасы) мисалы, бул аныктаманын толук маанисинде ракетаны орбитага чыгарууну камсыз кылуучу башкаруу системасы, бул жерде башкарылуучу өзгөрмө, мисалы, ракетанын ортосундагы бурч болушу мүмкүн. огу жана Жерге нормалдуу ==> Сүрөттү караңыз. 1.1.4.a жана fig. 1.1.4.b

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Райс. 1.1.4(а)
Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Райс. 1.1.4 (б)

1.2. Башкаруу системаларынын структурасы: жөнөкөй жана көп өлчөмдүү системалар

Техникалык системаларды башкаруу теориясында ар кандай система адатта тармактык структураларга туташкан байланыштардын жыйындысына бөлүнөт. Эң жөнөкөй учурда система бир шилтемени камтыйт, анын киргизүүсү киргизүү аракети (киргизүү) менен камсыздалат, ал эми системанын жообу (чыгарылышы) киргизүүдө алынат.

Техникалык системаларды башкаруу теориясында башкаруу системаларынын байланыштарын көрсөтүүнүн 2 негизги жолу колдонулат:

— «киргизүү-чыгыш» өзгөрмөлөрүндө;

— абал өзгөрмөлөрүндө (кеңири маалымат алуу үчүн 6...7 бөлүмдөрдү караңыз).

Киргизүү-чыгарма өзгөрмөлөрүндөгү өкүлчүлүк адатта бир "киргизүү" (бир башкаруу аракети) жана бир "чыгарылышы" (бир башкарылуучу өзгөрмө, 1.2.1-сүрөттү караңыз) бар салыштырмалуу жөнөкөй системаларды сүрөттөө үчүн колдонулат.

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Райс. 1.2.1 – Жөнөкөй башкаруу системасынын схемалык көрүнүшү

Эреже катары, бул сүрөттөмө техникалык жөнөкөй автоматтык башкаруу системалары (автоматтык башкаруу системалары) үчүн колдонулат.

Акыркы убакта мамлекеттик өзгөрмөлөрдөгү өкүлчүлүк, өзгөчө техникалык жактан татаал системалар үчүн, анын ичинде көп өлчөмдүү автоматтык башкаруу системалары үчүн кеңири таралган. Сүрөттө. 1.2.2 көп өлчөмдүү автоматтык башкаруу системасынын схемалык сүрөттөлүшүн көрсөтөт, мында u1(t)…um(t) — башкаруу аракеттери (башкаруу вектору), y1(t)…yp(t) — АБСтин жөнгө салынуучу параметрлери (чыгаруу вектору).

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Райс. 1.2.2 — Көп өлчөмдүү башкаруу системасынын схемалык көрүнүшү

Келгиле, “киргизүү-чыгарма” өзгөрмөлөрүндө көрсөтүлгөн жана бир киргизүү (киргизүү же башкы, же башкаруу аракети) жана бир чыгуу (чыгаруу аракети же башкарылуучу (же жөнгө салынуучу) өзгөрмө) бар АБСтин түзүмүн кененирээк карап чыгалы.

Мындай АБСтин блок-схемасы белгилүү сандагы элементтерден (шилтемелерден) турат деп ойлойлу. Шилтемелерди функционалдык принцип боюнча (шилтемелер эмне кылат) топтоо аркылуу АБСтин структуралык схемасын төмөнкү типтүү формага келтирсе болот:

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Күрүч. 1.2.3 — Автоматтык башкаруу системасынын схемасы

Символ ε(t) же өзгөрмө ε(t) жөнөкөй салыштырма арифметикалык амалдардын да (көбүнчө кемитүү, азыраак кошуу) да, татаалыраак салыштырма операциялардын да (процедуралар) режиминде "иштей" турган салыштыруучу түзүлүштүн чыгышындагы дал келбестигин (катасын) көрсөтөт.

бери y1(t) = y(t)*k1кайда k1 пайда болсо, анда ==>
ε(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

Башкаруу тутумунун милдети (эгер ал туруктуу болсо) дал келбөөчүлүктү (ката) жоюу үчүн "иштөө" болуп саналат. ε(t), б.а. ==> ε(t) → 0.

Башкаруу системасына тышкы таасирлер да (башкаруучу, тынчтандыруучу, интерференция) да, ички интерференция да таасир этээрин белгилей кетүү керек. Интерференция таасирден анын бар болушунун стохастикалык (кокустук) менен айырмаланат, ал эми таасир дээрлик дайыма детерминисттик.

Башкаруу (жөндөө иш-аракети) белгилөө үчүн биз да колдонобуз x(t)же u(t).

1.3. Башкаруунун негизги мыйзамдары

Эгерде биз акыркы фигурага кайрылсак (1.2.3-сүрөттөгү АБС блок-схемасы), анда күчөтүү-конверттөөчү түзүлүштүн ойногон ролун (ал кандай функцияларды аткарат) “дешифрлөө” зарыл.

Эгерде күчөтүү-конверттөөчү түзүлүш (ACD) ε(t) дал келбеген сигналды гана күчөтсө (же алсыратса), атап айтканда: Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрүкайда Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү– пропорционалдык коэффициент (өзгөчө учурда Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү = Const), анда жабык контурлуу автоматтык башкаруу системасынын мындай башкаруу режими режим деп аталат пропорционалдык көзөмөл (P-контроль).

Эгерде башкаруу блогу ε(t) катасына жана ε(t) интегралына пропорционалдуу ε1(t) чыгуу сигналын түзсө, б.а. Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү, анда бул башкаруу режими деп аталат пропорционалдуу интегративдик (PI башкаруу). ==> Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрүкайда b – пропорционалдык коэффициент (өзгөчө учурда b = Const).

Адатта, PI контролдоо башкаруунун (жөнгө салуунун) тактыгын жакшыртуу үчүн колдонулат.

Эгерде башкаруу блогу ε(t) катасына жана анын туундусуна пропорционалдуу ε1(t) чыгуу сигналын түзсө, анда бул режим деп аталат. пропорционалдуу айырмалоо (PD башкаруу): ==> Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

Адатта, PD башкарууну колдонуу ACSтин иштешин жогорулатат

Эгерде башкаруу блогу ε(t) катасына, анын туундусуна жана катанын интегралына пропорционалдуу ε1(t) чыгыш сигналын түзсө ==> Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү, анда бул режим, андан кийин бул башкаруу режими деп аталат пропорционалдык-интегралдык-дифференциялоочу башкаруу режими (PID башкаруу).

PID башкаруу көбүнчө "жакшы" ылдамдык менен "жакшы" башкаруу тактыгын камсыз кылууга мүмкүндүк берет

1.4. Автоматтык башкаруу системаларынын классификациясы

1.4.1. Математикалык сүрөттөмөнүн түрү боюнча классификация

Математикалык сүрөттөмөнүн түрүнө жараша (динамика жана статика теңдемелери) автоматтык башкаруу системалары (АКС) болуп бөлүнөт. сызыктуу и сызыктуу эмес системалары (өзү жүрүүчү курал же SAR).

Ар бир "подкласс" (сызыктуу жана сызыктуу эмес) бир катар "подкласстарга" бөлүнөт. Мисалы, сызыктуу өзү жүрүүчү курал (SAP) математикалык сүрөттөлүштүн түрүндөгү айырмачылыктарга ээ.
Бул семестрде сызыктуу автоматтык башкаруу (жөнгө салуу) системаларынын гана динамикалык касиеттери карала тургандыктан, төмөндө биз сызыктуу автоматтык башкаруу системаларынын (АКС) математикалык сыпаттамасынын түрүнө ылайык классификацияны беребиз:

1) Кадимки дифференциалдык теңдемелер (ODE) менен киргизүү-чыгаруу өзгөрмөлөрүндө сүрөттөлгөн сызыктуу автоматтык башкаруу системалары туруктуу коэффициенттер:

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

кайда x(t) - киргизүү таасири; ж(т) – чыгаруу таасири (жөнгө салынуучу маани).

Эгерде сызыктуу ODE жазууда оператор (“компакт”) формасын колдонсок, анда (1.4.1) теңдемени төмөнкү формада көрсөтүүгө болот:

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

кайда, p = d/dt — дифференциациялоо оператору; L(p), N(p) тиешелүү сызыктуу дифференциалдык операторлор болуп саналат, алар төмөнкүлөргө барабар:

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

2) менен сызыктуу кадимки дифференциалдык теңдемелер (ОДЕ) менен сүрөттөлгөн сызыктуу автоматтык башкаруу системалары өзгөрмөлөр (убакыт боюнча) коэффициенттер:

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

Жалпысынан алганда, мындай системаларды сызыктуу эмес автоматтык башкаруу системалары (NSA) катары классификациялоого болот.

3) сызыктуу айырма теңдемелери менен сүрөттөлгөн сызыктуу автоматтык башкаруу системалары:

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

кайда f(…) – аргументтердин сызыктуу функциясы; k = 1, 2, 3… - Бүтүн сандар; Δt – кванттоо интервалы (үлгү алуу аралыгы).

Теңдеме (1.4.4) “компакт” белгилер менен көрсөтүлүшү мүмкүн:

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

Эреже катары, сызыктуу автоматтык башкаруу системаларынын (АКС) мындай сүрөттөлүшү санариптик башкаруу системаларында (компьютерди колдонууда) колдонулат.

4) кечиктирилген сызыктуу автоматтык башкаруу системалары:

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

кайда L(p), N(p) — сызыктуу дифференциалдык операторлор; τ — кечигүү убактысы же туруктуу артта калуу.

Эгерде операторлор L(p) и N(p) бузулуу (L(p) = 1; N(p) = 1), анда (1.4.6) теңдеме идеалдуу кечигүү шилтемесинин динамикасынын математикалык сүрөттөлүшүнө туура келет:

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

жана анын касиеттеринин графикалык иллюстрациясы сүрөттө көрсөтүлгөн. 1.4.1

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Райс. 1.4.1 — Идеалдуу кечигүү шилтемесин киргизүү жана чыгаруу графиктери

5) сызыктуу дифференциалдык теңдемелер менен сүрөттөлгөн сызыктуу автоматтык башкаруу системалары жарым-жартылай туундулар. Мындай өзү жүрүүчү мылтыктар көп деп аталат таркатылды башкаруу системалары. ==> Мындай сүрөттөмөнүн "абстрактуу" мисалы:

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

Теңдемелер системасы (1.4.7) сызыктуу бөлүштүрүлгөн автоматтык башкаруу системасынын динамикасын сүрөттөйт, б.а. башкарылуучу сан убакытка гана эмес, бир мейкиндик координатасынан да көз каранды.
Эгерде башкаруу системасы "мейкиндик" объекти болсо, анда ==>

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

кайда Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү радиус вектору менен аныкталган убакытка жана мейкиндик координаттарына көз каранды Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

6) сүрөттөлгөн өзү жүрүүчү курал системалары ODEs, же айырма теңдемелеринин системалары, же жарым-жартылай дифференциалдык теңдемелердин системалары ==> жана башкалар...

Окшош классификация сызыктуу эмес автоматтык башкаруу системалары (SAP) үчүн сунушталышы мүмкүн…

Сызыктуу системалар үчүн төмөнкү талаптар аткарылат:

  • АБСтын статикалык мүнөздөмөлөрүнүн сызыктуулугу;
  • динамикалык теңдеменин сызыктуулугу, б.а. өзгөрмөлөр динамикалык теңдемеге кирет сызыктуу комбинацияда гана.

Статикалык мүнөздөмө - бул стабилдүү абалдагы (бардык өткөөл процесстер өчкөндө) чыгуунун кириш таасиринин чоңдугуна көз карандылыгы.

Туруктуу коэффициенттери бар сызыктуу кадимки дифференциалдык теңдемелер менен сүрөттөлгөн системалар үчүн статикалык мүнөздөмө динамикалык теңдемеден (1.4.1) бардык стационардык эмес мүчөлөрдү нөлгө коюу менен алынат ==>

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

1.4.2-сүрөттө автоматтык башкаруу (регуляция) системаларынын сызыктуу жана сызыктуу эмес статикалык мүнөздөмөлөрүнүн мисалдары көрсөтүлгөн.

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Райс. 1.4.2 - Статикалык сызыктуу жана сызыктуу эмес мүнөздөмөлөрдүн мисалдары

Динамикалык теңдемелерде убакыттын туундуларын камтыган терминдердин сызыктуу эместиги сызыктуу эмес математикалык операцияларды колдонууда пайда болушу мүмкүн (*, /, Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү, Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү, күнөө, ln ж.б.). Мисалы, кээ бир "абстрактуу" өзү жүрүүчү мылтыктын динамикалык теңдемесин эске алуу менен

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү

Бул теңдемеде сызыктуу статикалык мүнөздөмөсү бар экенине көңүл буруңуз Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү теңдеменин сол тарабындагы экинчи жана үчүнчү мүчөлөр (динамикалык мүчөлөр). сызыктуу эмес, ошондуктан окшош теңдеме менен сүрөттөлгөн ACS болуп саналат сызыктуу эмес динамикалык план.

1.4.2. Берилген сигналдардын мүнөзү боюнча классификация

Берилген сигналдардын мүнөзү боюнча автоматтык башкаруу (же жөнгө салуу) системалары төмөнкүлөргө бөлүнөт:

  • үзгүлтүксүз системалар (үзгүлтүксүз системалар);
  • релелик системалар (релейлик аракеттер системалары);
  • дискреттик аракет системалары (импульстук жана санариптик).

Система үзгүлтүксүз иш-аракет мындай ACS деп аталат, анын ар бир звеносунда үзгүлтүксүз убакыттын өтүшү менен киргизүү сигналын өзгөртүү үзгүлтүксүз туура келет чыгуу сигналынын өзгөрүшү, ал эми чыгыш сигналынын өзгөрүү мыйзамы каалагандай болушу мүмкүн. Өзү жүрүүчү курал үзгүлтүксүз болушу үчүн бардыгынын статикалык мүнөздөмөлөрү болушу керек шилтемелер үзгүлтүксүз болгон.

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Күрүч. 1.4.3 - Үзгүлтүксүз системанын мисалы

Система реле иш-аракет автоматтык башкаруу системасы деп аталат, мында жок дегенде бир шилтемеде, киргизүү маанисинин үзгүлтүксүз өзгөрүшү менен, башкаруу процессинин кээ бир моменттеринде чыгуу мааниси кириш сигналынын маанисине жараша "секирип" өзгөрөт. Мындай шилтеменин статикалык мүнөздөмөсү бар үзүү пункттары же жарылуу менен сынык.

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Райс. 1.4.4 - Релелик статикалык мүнөздөмөлөрдүн мисалдары

Система дискреттүү иш-аракет - кирүүчү сандын үзгүлтүксүз өзгөрүшү менен, жок эле дегенде, бир шилтемеде, чыгаруу көлөмү болгон система. жеке импульстардын түрү, белгилүү бир убакыттан кийин пайда болот.

Үзгүлтүксүз сигналды дискреттик сигналга айландыруучу звено импульстук байланыш деп аталат. Берилген сигналдардын окшош түрү компьютер же контроллер менен автоматтык башкаруу системасында пайда болот.

Үзгүлтүксүз кириш сигналын импульстук чыгуу сигналына айландыруунун эң кеңири колдонулган ыкмалары (алгоритмдери) болуп төмөнкүлөр саналат:

  • импульстун амплитудалык модуляциясы (PAM);
  • Импульстун кеңдигин модуляциялоо (PWM).

Сүрөттө. 1.4.5-сүрөттө импульстун амплитудалык модуляциясынын (PAM) алгоритминин графикалык иллюстрациясы берилген. Сүрөттүн башында. убакыт көз карандылыгы көрсөтүлөт x(t) - сигнал кире бериште импульс бөлүмүнө кирет. Импульс блогунун чыгыш сигналы (шилтеме) ж(т) – менен пайда болгон тик бурчтуу импульстардын ырааттуулугу DC кванттоо мезгили Δt (сүрөттүн төмөнкү бөлүгүн караңыз). Импульстардын узактыгы бирдей жана Δга барабар. Блоктун чыгышындагы импульстун амплитудасы бул блоктун киришиндеги үзгүлтүксүз сигналдын х(t) тиешелүү маанисине пропорционалдуу.

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Райс. 1.4.5 — Импульстун амплитудалык модуляциясын ишке ашыруу

Импульсту модуляциялоонун бул ыкмасы өткөн кылымдын 70...80-жылдарында атомдук электр станцияларынын (АЭС) башкаруу жана коргоо системаларынын (ЦПС) электрондук өлчөөчү жабдууларында абдан кеңири таралган.

Сүрөттө. 1.4.6-сүрөттө импульстун кеңдигин модуляциялоо (PWM) алгоритминин графикалык иллюстрациясы көрсөтүлгөн. Сүрөттүн башында. 1.14 убакыттан көз карандылыкты көрсөтөт x(t) – импульстук шилтеменин киришиндеги сигнал. Импульс блогунун чыгыш сигналы (шилтеме) ж(т) – туруктуу кванттоо мезгили менен пайда болгон тик бурчтуу импульстардын ырааттуулугу Δt (1.14-сүрөттүн ылдый жагын караңыз). Бардык импульстардын амплитудасы бирдей. Импульстун узактыгы Δt блоктун чыгышында үзгүлтүксүз сигналдын тиешелүү маанисине пропорционалдуу x(t) импульстук блоктун киришинде.

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Күрүч. 1.4.6 — Импульстун кеңдигин модуляциялоону ишке ашыруу

Импульсту модуляциялоонун бул ыкмасы азыркы учурда атомдук электр станцияларынын (АЭС) башкаруу жана коргоо системаларынын (ЦПС) электрондук өлчөөчү жабдууларында жана башка техникалык системалардын АБСлеринде кеңири таралган.

Бул бөлүмдү жыйынтыктап жатып, эгерде убакыттын мүнөздүү константалары өзү жүрүүчү куралдын (SAP) башка звенолорунда болсо, белгилей кетүү керек. кыйла көбүрөөк Δt (шаштык тартиби боюнча), андан кийин импульс системасы үзгүлтүксүз автоматтык башкаруу системасы каралышы мүмкүн (пайдаланууда AIM жана PWM).

1.4.3. Башкаруу мүнөзү боюнча классификация

Башкаруу процесстеринин мүнөзү боюнча автоматтык башкаруу системалары төмөнкүдөй түрлөргө бөлүнөт:

  • детерминистикалык автоматтык башкаруу системалары, мында кириш сигналы чыгуу сигналы менен бир мааниде байланыштырылышы мүмкүн (жана тескерисинче);
  • стохастикалык ACS (статистикалык, ыктымалдык), мында ACS берилген киргизүү сигналына "жооп берет" туш келди (стохастикалык) чыгуу сигналы.

Чыгуу стохастикалык сигнал төмөнкү менен мүнөздөлөт:

  • бөлүштүрүү мыйзамы;
  • математикалык күтүү (орточо маани);
  • дисперсия (стандарттык четтөө).

Башкаруу процессинин стохастикалык мүнөзү адатта байкалат негизинен сызыктуу эмес ACS статикалык мүнөздөмөлөр жагынан да, ошондой эле динамикалык теңдемелерде динамикалык мүчөлөрдүн сызыктуу эместигинин көз карашынан да (ал тургай бир кыйла даражада).

Автоматтык башкаруунун теориясына киришүү. Техникалык системаларды башкаруу теориясынын негизги түшүнүктөрү
Райс. 1.4.7 — Автоматтык башкаруунун стохастикалык системасынын чыгыш маанисин бөлүштүрүү

Башкаруу системаларынын классификациясынын жогоруда аталган негизги түрлөрүнөн тышкары, башка классификациялар бар. Мисалы, классификация башкаруу ыкмасы боюнча жүргүзүлүшү мүмкүн жана тышкы чөйрө менен өз ара аракеттенүүгө жана АБЖны экологиялык параметрлердин өзгөрүшүнө ыңгайлаштыруу мүмкүнчүлүгүнө негизделиши мүмкүн. Системалар эки чоң класска бөлүнөт:

1) адаптациялоосуз жөнөкөй (өзүн-өзү жөнгө салуучу эмес) башкаруу системалары; Бул системалар башкаруу процессинде түзүмүн өзгөртпөгөн жөнөкөйлөр категориясына кирет. Алар эң өнүккөн жана кеңири колдонулат. Кадимки башкаруу системалары үч подкласска бөлүнөт: ачык цикл, жабык цикл жана айкалыштырылган башкаруу системалары.

2) Өзүн-өзү жөнгө салуучу (адаптивдүү) башкаруу системалары. Бул системаларда башкарылуучу объекттин тышкы шарттары же мүнөздөмөлөрү өзгөргөндө, башкаруу тутумунун коэффициенттеринин, башкаруу тутумунун структурасынын өзгөрүшүнө, ал тургай жаңы элементтердин киргизилишине байланыштуу башкаруу түзүлүшүнүн параметрлеринин автоматтык (алдын ала аныкталбаган) өзгөрүүсү болот. .

Классификациянын дагы бир мисалы: иерархиялык негиз боюнча (бир деңгээлдүү, эки деңгээлдүү, көп деңгээлдүү).

Сурамжылоого катталган колдонуучулар гана катыша алышат. Кирүү, өтүнөмүн.

UTS боюнча лекцияларды жарыялоо улантылсынбы?

  • 88,7%Ооба118

  • 7,5%No10

  • 3,8%Мен билбейм5

133 колдонуучу добуш берди. 10 колдонуучу добуш берүүдөн баш тартты.

Source: www.habr.com

DDoS коргоосу, VPS VDS серверлери бар сайттар үчүн ишенимдүү хостинг сатып алыңыз 🔥 DDoS коргоосу, VPS VDS серверлери бар ишенимдүү веб-сайт хостингин сатып алыңыз | ProHoster