Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

Ninachapisha sura ya kwanza ya mihadhara juu ya nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki, baada ya hapo maisha yako hayatawahi kuwa sawa.

Mihadhara juu ya kozi "Usimamizi wa Mifumo ya Kiufundi" hutolewa na Oleg Stepanovich Kozlov katika Idara ya "Reactors za Nyuklia na Mimea ya Nguvu", Kitivo cha "Uhandisi wa Mitambo ya Nguvu" ya MSTU. N.E. Bauman. Ambayo ninamshukuru sana.

Mihadhara hii inatayarishwa tu kuchapishwa katika mfumo wa kitabu, na kwa kuwa kuna wataalamu wa TAU, wanafunzi, na wale wanaopenda tu somo, ukosoaji wowote unakaribishwa.

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

1. Dhana za msingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

1.1. Malengo, kanuni za usimamizi, aina za mifumo ya usimamizi, ufafanuzi wa kimsingi, mifano

Ukuzaji na uboreshaji wa uzalishaji wa viwandani (nishati, usafirishaji, uhandisi wa mitambo, teknolojia ya anga, n.k.) inahitaji ongezeko la mara kwa mara la tija ya mashine na vitengo, kuboresha ubora wa bidhaa, kupunguza gharama na, haswa katika nishati ya nyuklia, ongezeko kubwa la bidhaa. usalama (nyuklia, mionzi, n.k.) .d.) uendeshaji wa mitambo ya nyuklia na mitambo ya nyuklia.

Utekelezaji wa malengo yaliyowekwa hauwezekani bila kuanzishwa kwa mifumo ya udhibiti wa kisasa, ikiwa ni pamoja na automatiska (pamoja na ushiriki wa operator wa binadamu) na moja kwa moja (bila ushiriki wa operator wa binadamu) mifumo ya udhibiti (CS).

Ufafanuzi: Usimamizi ni shirika la mchakato fulani wa kiteknolojia ambao unahakikisha kufikiwa kwa lengo lililowekwa.

Nadharia ya udhibiti ni tawi la sayansi na teknolojia ya kisasa. Inategemea (kulingana) na taaluma zote mbili za kimsingi (kisayansi cha jumla) (kwa mfano, hisabati, fizikia, kemia, n.k.) na taaluma zinazotumika (umeme, teknolojia ya microprocessor, programu, n.k.).

Mchakato wowote wa udhibiti (otomatiki) unajumuisha hatua kuu zifuatazo (vipengele):

  • kupata habari juu ya kazi ya udhibiti;
  • kupata habari juu ya matokeo ya usimamizi;
  • uchambuzi wa habari iliyopokelewa;
  • utekelezaji wa uamuzi (athari kwenye kitu cha kudhibiti).

Ili kutekeleza Mchakato wa Usimamizi, mfumo wa usimamizi (CS) lazima uwe na:

  • vyanzo vya habari juu ya kazi ya usimamizi;
  • vyanzo vya habari kuhusu matokeo ya udhibiti (sensorer mbalimbali, vifaa vya kupimia, detectors, nk);
  • vifaa vya kuchambua habari iliyopokelewa na kutengeneza suluhisho;
  • watendaji wanaofanya kazi kwenye Kitu cha Kudhibiti, kilicho na: kidhibiti, motors, vifaa vya kubadilisha amplification, nk.

Ufafanuzi: Ikiwa mfumo wa kudhibiti (CS) una sehemu zote hapo juu, basi imefungwa.

Ufafanuzi: Udhibiti wa kitu cha kiufundi kwa kutumia taarifa kuhusu matokeo ya udhibiti inaitwa kanuni ya maoni.

Kwa utaratibu, mfumo kama huo wa udhibiti unaweza kuwakilishwa kama:

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.1.1 - Muundo wa mfumo wa kudhibiti (MS)

Ikiwa mfumo wa kudhibiti (CS) una mchoro wa kuzuia, fomu ambayo inafanana na Mtini. 1.1.1, na kazi (kazi) bila ushiriki wa mwanadamu (mendeshaji), basi inaitwa mfumo wa kudhibiti otomatiki (ACS).

Ikiwa mfumo wa udhibiti unafanya kazi na ushiriki wa mtu (opereta), basi inaitwa mfumo wa kudhibiti otomatiki.

Ikiwa Udhibiti hutoa sheria fulani ya mabadiliko ya kitu kwa wakati, bila kujali matokeo ya udhibiti, basi udhibiti huo unafanywa kwa kitanzi wazi, na udhibiti yenyewe unaitwa. programu kudhibitiwa.

Mifumo ya kufungua kitanzi ni pamoja na mashine za viwandani (laini za conveyor, laini za kuzunguka, n.k.), mashine za kudhibiti nambari za kompyuta (CNC): tazama mfano katika Mtini. 1.1.2.

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchoro.1.1.2 - Mfano wa udhibiti wa programu

Kifaa kikuu kinaweza kuwa, kwa mfano, "copier".

Kwa kuwa katika mfano huu hakuna sensorer (vipimo) vinavyofuatilia sehemu inayotengenezwa, ikiwa, kwa mfano, cutter imewekwa vibaya au imevunjika, basi lengo lililowekwa (uzalishaji wa sehemu) haliwezi kupatikana (kutambua). Kwa kawaida, katika mifumo ya aina hii, udhibiti wa pato unahitajika, ambayo itarekodi tu kupotoka kwa vipimo na sura ya sehemu kutoka kwa taka.

Mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki imegawanywa katika aina 3:

  • mifumo ya udhibiti wa moja kwa moja (ACS);
  • mifumo ya udhibiti wa moja kwa moja (ACS);
  • mifumo ya ufuatiliaji (SS).

SAR na SS ni vikundi vidogo vya SPG ==> Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi.

Ufafanuzi: Mfumo wa udhibiti wa kiotomatiki unaohakikisha uthabiti wa kiasi chochote cha kimwili (kikundi cha kiasi) katika kitu cha kudhibiti kinaitwa mfumo wa udhibiti wa moja kwa moja (ACS).

Mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki (ACS) ndio aina ya kawaida ya mifumo ya kudhibiti kiotomatiki.

Kidhibiti cha kwanza cha kiotomatiki duniani (karne ya 18) ni kidhibiti cha Watt. Mpango huu (tazama Mchoro 1.1.3) ulitekelezwa na Watt nchini Uingereza ili kudumisha kasi ya mara kwa mara ya mzunguko wa gurudumu la injini ya mvuke na, ipasavyo, kudumisha kasi ya mara kwa mara ya mzunguko (mwendo) wa pulley ya maambukizi (ukanda). )

Katika mpango huu vipengele nyeti (vipimo vya sensorer) ni "uzito" (tufe). "Uzito" (tufe) pia "hulazimisha" mkono wa rocker na kisha valve kusonga. Kwa hivyo, mfumo huu unaweza kuainishwa kama mfumo wa udhibiti wa moja kwa moja, na mdhibiti anaweza kuainishwa kama mdhibiti wa kaimu wa moja kwa moja, kwa kuwa wakati huo huo hufanya kazi za "mita" na "mdhibiti".

Katika vidhibiti vya kaimu moja kwa moja chanzo cha ziada hakuna nishati inahitajika ili kusonga kidhibiti.

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.1.3 - Mzunguko wa mdhibiti wa moja kwa moja wa Watt

Mifumo ya udhibiti wa moja kwa moja inahitaji uwepo (uwepo) wa amplifier (kwa mfano, nguvu), actuator ya ziada iliyo na, kwa mfano, motor umeme, servomotor, gari la majimaji, nk.

Mfano wa mfumo wa kudhibiti otomatiki (mfumo wa kudhibiti otomatiki), kwa maana kamili ya ufafanuzi huu, ni mfumo wa kudhibiti ambao unahakikisha kurushwa kwa roketi kwenye obiti, ambapo utofauti unaodhibitiwa unaweza kuwa, kwa mfano, pembe kati ya roketi. mhimili na kawaida kwa Dunia ==> ona Mtini. 1.1.4.a na mtini. 1.1.4.b

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.1.4(a)
Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.1.4 (b)

1.2. Muundo wa mifumo ya udhibiti: mifumo rahisi na ya multidimensional

Katika nadharia ya Usimamizi wa Mifumo ya Kiufundi, mfumo wowote kawaida hugawanywa katika seti ya viungo vilivyounganishwa katika miundo ya mtandao. Katika kesi rahisi, mfumo una kiungo kimoja, pembejeo ambayo hutolewa na hatua ya pembejeo (pembejeo), na majibu ya mfumo (pato) hupatikana kwa pembejeo.

Katika nadharia ya Usimamizi wa Mifumo ya Kiufundi, njia 2 kuu za kuwakilisha viungo vya mifumo ya udhibiti hutumiwa:

- katika vigezo vya "pembejeo-pato";

β€” katika vigezo vya hali (kwa maelezo zaidi, angalia sehemu 6...7).

Uwakilishi katika vigeu vya pembejeo-pato hutumiwa kuelezea mifumo rahisi kiasi ambayo ina "ingizo" moja (kitendo kimoja cha kudhibiti) na "pato" moja (kigeu kimoja kinachodhibitiwa, ona Mchoro 1.2.1).

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.2.1 - Uwakilishi wa kimkakati wa mfumo rahisi wa kudhibiti

Kwa kawaida, maelezo haya hutumiwa kwa mifumo rahisi ya kitaalam ya kudhibiti otomatiki (mifumo ya kudhibiti otomatiki).

Hivi karibuni, uwakilishi katika vigezo vya serikali umeenea, hasa kwa mifumo ngumu ya kiufundi, ikiwa ni pamoja na mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki wa multidimensional. Katika Mtini. 1.2.2 inaonyesha uwakilishi wa kimkakati wa mfumo wa kudhibiti otomatiki wa multidimensional, ambapo u1(t)…um(t) - kudhibiti vitendo (kudhibiti vekta), y1(t)…yp(t) - Vigezo vinavyoweza kubadilishwa vya ACS (vekta ya pato).

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.2.2 - Uwakilishi wa kimkakati wa mfumo wa udhibiti wa multidimensional

Hebu tuchunguze kwa undani zaidi muundo wa ACS, unaowakilishwa katika vigezo vya "pembejeo-pato" na kuwa na pembejeo moja (pembejeo au bwana, au hatua ya kudhibiti) na pato moja (hatua ya pato au kudhibitiwa (au kubadilishwa) kutofautiana).

Hebu tufikiri kwamba mchoro wa kuzuia wa ACS vile una idadi fulani ya vipengele (viungo). Kwa kuweka viungo kulingana na kanuni ya utendaji (viungo hufanya nini), mchoro wa muundo wa ACS unaweza kupunguzwa kwa fomu ifuatayo ya kawaida:

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.2.3 - Mchoro wa kuzuia mfumo wa kudhibiti moja kwa moja

Alama Ξ΅(t) au kutofautiana Ξ΅(t) huonyesha kutolingana (hitilafu) katika matokeo ya kifaa cha kulinganisha, ambacho kinaweza "kufanya kazi" katika hali ya utendakazi rahisi wa hesabu wa hesabu (mara nyingi kutoa, mara nyingi kuongezwa) na shughuli ngumu zaidi za kulinganisha (taratibu).

Kama y1(t) = y(t)*k1Ambapo k1 ni faida, basi ==>
Ξ΅(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

Kazi ya mfumo wa kudhibiti ni (ikiwa ni thabiti) "kufanya kazi" ili kuondoa kutolingana (kosa) Ξ΅(t), i.e. ==> Ξ΅(t) β†’ 0.

Ikumbukwe kwamba mfumo wa udhibiti unaathiriwa na mvuto wa nje (kudhibiti, kuvuruga, kuingilia kati) na kuingiliwa kwa ndani. Kuingiliwa hutofautiana na athari kwa stochasticity (nasibu) ya kuwepo kwake, wakati athari ni karibu kila mara huamua.

Ili kuteua udhibiti (hatua ya kuweka) tutatumia aidha x(t)Au u(t).

1.3. Sheria za msingi za udhibiti

Ikiwa tunarudi kwenye takwimu ya mwisho (mchoro wa kuzuia wa ACS kwenye Mchoro 1.2.3), basi ni muhimu "kufafanua" jukumu la kifaa cha kubadilisha amplification (ni kazi gani zinazofanya).

Ikiwa kifaa cha kubadilisha ukuzaji (ACD) kitaongeza tu (au kupunguza) ishara isiyolingana Ξ΅(t), yaani: Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundiAmbapo Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi- mgawo wa uwiano (katika kesi fulani Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi = Const), basi hali kama hiyo ya udhibiti wa mfumo wa udhibiti wa kiotomatiki wa kufungwa huitwa modi udhibiti sawia (P-control).

Ikiwa kitengo cha udhibiti kitazalisha ishara ya pato Ξ΅1(t), sawia na hitilafu Ξ΅(t) na kiunganishi cha Ξ΅(t), i.e. Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi, basi hali hii ya udhibiti inaitwa sawia-kuunganisha (Udhibiti wa PI). ==> Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundiAmbapo b - mgawo wa uwiano (katika kesi fulani b = Const).

Kwa kawaida, udhibiti wa PI hutumiwa kuboresha udhibiti (udhibiti) usahihi.

Ikiwa kitengo cha kudhibiti kitatoa ishara ya pato Ξ΅1(t), sawia na hitilafu Ξ΅(t) na derivative yake, basi hali hii inaitwa. kutofautisha sawia (Udhibiti wa PD): ==> Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

Kwa kawaida, matumizi ya udhibiti wa PD huongeza utendaji wa ACS

Ikiwa kitengo cha udhibiti kitatoa ishara ya pato Ξ΅1(t), sawia na hitilafu Ξ΅(t), derivative yake, na kiungo cha kosa ==> Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi, basi hali hii inaitwa basi hali hii ya udhibiti inaitwa modi ya udhibiti wa uwiano-jumu-tofauti (Udhibiti wa PID).

Udhibiti wa PID mara nyingi hukuruhusu kutoa usahihi wa udhibiti "nzuri" kwa kasi "nzuri".

1.4. Uainishaji wa mifumo ya udhibiti wa moja kwa moja

1.4.1. Uainishaji kwa aina ya maelezo ya hisabati

Kulingana na aina ya maelezo ya hisabati (equations ya mienendo na statics), mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki (ACS) imegawanywa katika mstari ΠΈ isiyo ya mstari mifumo (bunduki za kujiendesha au SAR).

Kila "subclass" (linear na nonlinear) imegawanywa katika idadi ya "subclass". Kwa mfano, bunduki za kujiendesha za mstari (SAP) zina tofauti katika aina ya maelezo ya hisabati.
Kwa kuwa muhula huu utazingatia sifa zinazobadilika za mifumo ya kidhibiti otomatiki (kanuni), hapa chini tunatoa uainishaji kulingana na aina ya maelezo ya hisabati kwa mifumo ya kidhibiti kiotomatiki ya mstari (ACS):

1) Mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki iliyoelezewa katika vigeu vya pembejeo-pato na milinganyo ya kawaida ya tofauti (ODE) na kudumu mgawo:

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

ambapo x(t) - ushawishi wa pembejeo; y(t) - ushawishi wa pato (thamani inayoweza kubadilishwa).

Ikiwa tunatumia opereta ("kompakt") fomu ya kuandika ODE ya mstari, basi equation (1.4.1) inaweza kuwakilishwa katika fomu ifuatayo:

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

wapi, p = d/dt - mwendeshaji wa kutofautisha; L(p), N(p) ni waendeshaji tofauti za mstari, ambazo ni sawa na:

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

2) Mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki ya mstari iliyoelezewa na milinganyo ya kawaida ya tofauti (ODE) na vigezo (kwa wakati) coefficients:

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

Katika hali ya jumla, mifumo kama hiyo inaweza kuainishwa kama mifumo isiyo ya moja kwa moja ya kudhibiti (NSA).

3) Mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki iliyoelezewa na milinganyo ya tofauti ya mstari:

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

ambapo f(…) - utendaji wa mstari wa hoja; k = 1, 2, 3... - nambari nzima; Ξ”t - muda wa quantization (muda wa sampuli).

Mlinganyo (1.4.4) unaweza kuwakilishwa katika nukuu ya "compact":

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

Kwa kawaida, maelezo haya ya mifumo ya udhibiti wa moja kwa moja ya mstari (ACS) hutumiwa katika mifumo ya udhibiti wa digital (kwa kutumia kompyuta).

4) Mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki kwa kuchelewa:

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

ambapo L(p), N(p) - waendeshaji tofauti wa mstari; Ο„ - wakati wa kuchelewa au lag mara kwa mara.

Ikiwa waendeshaji L(p) ΠΈ N(p) kuzorota (L(p) = 1; N(p) = 1), kisha equation (1.4.6) inalingana na maelezo ya hisabati ya mienendo ya kiungo bora cha kuchelewesha:

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

na kielelezo cha picha cha mali zake kinaonyeshwa kwenye Mtini. 1.4.1

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.4.1 - Grafu za pembejeo na pato la kiungo bora cha kuchelewa

5) Mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki iliyoelezewa na milinganyo ya tofauti ya mstari ndani derivatives sehemu. Bunduki hizo za kujitegemea huitwa mara nyingi kusambazwa mifumo ya udhibiti. ==> Mfano wa "abstract" wa maelezo kama haya:

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

Mfumo wa equations (1.4.7) unaelezea mienendo ya mfumo wa udhibiti wa moja kwa moja uliosambazwa kwa mstari, i.e. kiasi kilichodhibitiwa hutegemea si kwa wakati tu, bali pia kwa uratibu mmoja wa anga.
Ikiwa mfumo wa udhibiti ni kitu cha "anga", basi ==>

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

ambapo Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi inategemea wakati na viwianishi vya anga vilivyoamuliwa na vekta ya radius Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

6) Bunduki za kujitegemea zilizoelezwa mifumo ODE, au mifumo ya milinganyo tofauti, au mifumo ya milinganyo ya sehemu ==> na kadhalika...

Uainishaji sawa unaweza kupendekezwa kwa mifumo isiyo ya mstari ya udhibiti wa kiotomatiki (SAP)…

Kwa mifumo ya mstari mahitaji yafuatayo yanatimizwa:

  • mstari wa sifa za tuli za ACS;
  • mstari wa usawa wa mienendo, i.e. vigezo ni pamoja na katika equation mienendo tu katika mchanganyiko wa mstari.

Tabia tuli ni utegemezi wa pato kwa ukubwa wa ushawishi wa pembejeo katika hali ya utulivu (wakati michakato yote ya muda mfupi imekufa).

Kwa mifumo iliyofafanuliwa kwa milinganyo ya kawaida ya kutofautisha yenye mstari na vipatanishi visivyobadilika, sifa tuli hupatikana kutoka kwa mlinganyo unaobadilika (1.4.1) kwa kuweka istilahi zote zisizo za kusimama hadi sufuri ==>

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

Mchoro 1.4.2 unaonyesha mifano ya sifa za tuli na zisizo za mstari za mifumo ya udhibiti wa moja kwa moja (udhibiti).

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.4.2 - Mifano ya sifa tuli za mstari na zisizo za mstari

Ukosefu wa mstari wa maneno yaliyo na derivatives za wakati katika milinganyo inayobadilika inaweza kutokea wakati wa kutumia shughuli za hisabati zisizo na mstari (*, /, Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi, Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi, dhambi, ln, n.k.). Kwa mfano, kwa kuzingatia equation ya mienendo ya baadhi ya bunduki "ya kufikirika" inayojiendesha

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi

Kumbuka kuwa katika mlingano huu, na sifa ya tuli ya mstari Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi neno la pili na la tatu (maneno yanayobadilika) upande wa kushoto wa mlinganyo ni isiyo ya mstari, kwa hivyo ACS iliyoelezewa na mlinganyo sawa ni isiyo ya mstari ndani yenye nguvu mpango.

1.4.2. Uainishaji kulingana na asili ya ishara zinazopitishwa

Kulingana na asili ya ishara zinazopitishwa, mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki (au udhibiti) imegawanywa katika:

  • mifumo inayoendelea (mifumo inayoendelea);
  • mifumo ya relay (mifumo ya hatua ya relay);
  • mifumo tofauti ya vitendo (mapigo ya moyo na dijiti).

Mfumo kuendelea hatua inaitwa ACS kama hiyo, katika kila kiungo ambacho kuendelea mabadiliko katika ishara ya pembejeo kwa wakati inalingana na kuendelea mabadiliko katika ishara ya pato, wakati sheria ya mabadiliko katika ishara ya pato inaweza kuwa ya kiholela. Ili bunduki inayojiendesha yenyewe iendelee, ni muhimu kwamba sifa za tuli za wote viungo vilikuwa endelevu.

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.4.3 - Mfano wa mfumo endelevu

Mfumo relay hatua inaitwa mfumo wa udhibiti wa kiotomatiki ambao angalau katika kiungo kimoja, na mabadiliko ya kuendelea katika thamani ya pembejeo, thamani ya pato wakati fulani wa mchakato wa udhibiti hubadilika "kuruka" kulingana na thamani ya ishara ya pembejeo. Tabia tuli ya kiunga kama hicho ina pointi za mapumziko au kupasuka kwa kupasuka.

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.4.4 - Mifano ya sifa za tuli za relay

Mfumo tofauti hatua ni mfumo ambao angalau katika kiunga kimoja, pamoja na mabadiliko yanayoendelea ya wingi wa pembejeo, kiasi cha pato kina aina ya msukumo wa mtu binafsi, kuonekana baada ya muda fulani.

Kiungo ambacho hubadilisha ishara inayoendelea kuwa ishara isiyo na maana inaitwa kiungo cha mapigo. Aina sawa ya ishara zinazopitishwa hutokea katika mfumo wa udhibiti wa moja kwa moja na kompyuta au mtawala.

Mbinu zinazotekelezwa sana (algorithms) za kubadilisha mawimbi ya pembejeo endelevu kuwa mawimbi ya pato la kusukuma ni:

  • moduli ya amplitude ya mapigo (PAM);
  • Urekebishaji wa upana wa mapigo (PWM).

Katika Mtini. Kielelezo 1.4.5 kinawasilisha mchoro wa mchoro wa kanuni ya moduli ya amplitude ya mapigo (PAM). Juu ya Mtini. utegemezi wa wakati unawasilishwa x(t) - ishara mlangoni kwenye sehemu ya msukumo. Ishara ya pato ya kizuizi cha mapigo (kiungo) y(t) - mlolongo wa mapigo ya mstatili kuonekana na kudumu kipindi cha quantization Ξ”t (tazama sehemu ya chini ya takwimu). Muda wa mapigo ni sawa na sawa na Ξ”. Amplitude ya mapigo kwenye pato la block ni sawia na thamani inayolingana ya ishara inayoendelea x (t) kwenye pembejeo ya kizuizi hiki.

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.4.5 - Utekelezaji wa moduli ya amplitude ya pulse

Njia hii ya kurekebisha mapigo ilikuwa ya kawaida sana katika vifaa vya kupimia vya elektroniki vya mifumo ya udhibiti na ulinzi (CPS) ya mitambo ya nyuklia (NPP) katika miaka ya 70 ... 80s ya karne iliyopita.

Katika Mtini. Mchoro 1.4.6 unaonyesha mchoro wa mchoro wa algorithm ya urekebishaji wa upana wa mapigo (PWM). Juu ya Mtini. 1.14 inaonyesha utegemezi wa wakati x(t) - ishara kwa pembejeo kwa kiungo cha mapigo. Ishara ya pato ya kizuizi cha mapigo (kiungo) y(t) - mlolongo wa mapigo ya mstatili yanayoonekana na kipindi cha mara kwa mara cha quantization Ξ”t (tazama chini ya Mchoro 1.14). Amplitude ya mapigo yote ni sawa. Muda wa mapigo Ξ”t katika pato la block ni sawia na thamani sambamba ya ishara ya kuendelea x(t) kwa pembejeo ya kuzuia mapigo.

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.4.6 - Utekelezaji wa urekebishaji wa upana wa mapigo

Njia hii ya urekebishaji wa mapigo kwa sasa ndiyo inayotumika zaidi katika vifaa vya kupimia vya kielektroniki vya mifumo ya udhibiti na ulinzi (CPS) ya mitambo ya nyuklia (NPP) na ACS ya mifumo mingine ya kiufundi.

Kuhitimisha kifungu hiki, ni lazima ieleweke kwamba ikiwa wakati wa tabia hubadilika katika viungo vingine vya bunduki zinazojiendesha (SAP) kikubwa zaidi Ξ”t (kwa maagizo ya ukubwa), kisha mfumo wa mapigo inaweza kuzingatiwa kuwa mfumo wa kudhibiti kiotomatiki unaoendelea (wakati wa kutumia AIM na PWM).

1.4.3. Uainishaji kwa asili ya udhibiti

Kulingana na asili ya michakato ya udhibiti, mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki imegawanywa katika aina zifuatazo:

  • mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki, ambayo ishara ya pembejeo inaweza kuhusishwa bila shaka na ishara ya pato (na kinyume chake);
  • ACS ya stochastiki (takwimu, uwezekano), ambapo ACS "hujibu" kwa mawimbi fulani ya pembejeo. nasibu (stochastic) ishara ya pato.

Ishara ya pato ya stochastic ina sifa ya:

  • sheria ya usambazaji;
  • matarajio ya hisabati (thamani ya wastani);
  • utawanyiko (mkengeuko wa kawaida).

Asili ya stochastic ya mchakato wa udhibiti kawaida huzingatiwa kimsingi ACS isiyo ya mstari wote kutoka kwa mtazamo wa sifa za tuli, na kutoka kwa mtazamo (hata kwa kiwango kikubwa) cha kutokuwa na mstari wa masharti ya nguvu katika milinganyo ya mienendo.

Utangulizi wa nadharia ya udhibiti wa kiotomatiki. Dhana za kimsingi za nadharia ya udhibiti wa mifumo ya kiufundi
Mchele. 1.4.7 - Usambazaji wa thamani ya pato la mfumo wa udhibiti wa moja kwa moja wa stochastic

Mbali na aina kuu za hapo juu za uainishaji wa mifumo ya udhibiti, kuna uainishaji mwingine. Kwa mfano, uainishaji unaweza kufanywa kulingana na njia ya udhibiti na kuwa msingi wa mwingiliano na mazingira ya nje na uwezo wa kurekebisha ACS kwa mabadiliko katika vigezo vya mazingira. Mifumo imegawanywa katika vikundi viwili vikubwa:

1) Mifumo ya udhibiti wa kawaida (isiyo ya kujirekebisha) bila marekebisho; Mifumo hii ni ya jamii ya rahisi ambayo haibadilishi muundo wao wakati wa mchakato wa usimamizi. Wao ni maendeleo zaidi na kutumika sana. Mifumo ya udhibiti wa kawaida imegawanywa katika vikundi vitatu: kitanzi-wazi, kitanzi kilichofungwa na mifumo ya udhibiti wa pamoja.

2) Mifumo ya udhibiti wa kujirekebisha (adaptive). Katika mifumo hii, wakati hali ya nje au sifa za kitu kilichodhibitiwa kinabadilika, mabadiliko ya kiotomatiki (sio yaliyotanguliwa) katika vigezo vya kifaa cha kudhibiti hufanyika kwa sababu ya mabadiliko katika mgawo wa mfumo wa kudhibiti, muundo wa mfumo wa kudhibiti, au hata kuanzishwa kwa vitu vipya. .

Mfano mwingine wa uainishaji: kulingana na msingi wa kihierarkia (ngazi moja, ngazi mbili, ngazi mbalimbali).

Watumiaji waliojiandikisha pekee ndio wanaweza kushiriki katika utafiti. Weka sahihitafadhali.

Je, ungependa kuendelea kuchapisha mihadhara kwenye UTS?

  • 88,7%Ndiyo118

  • 7,5%No10

  • 3,8%sijui5

Watumiaji 133 walipiga kura. Watumiaji 10 walijizuia.

Chanzo: mapenzi.com

Kuongeza maoni