ฉันกำลังเผยแพร่บทบรรยายบทแรกเกี่ยวกับทฤษฎีการควบคุมอัตโนมัติ หลังจากนั้นชีวิตของคุณจะไม่เหมือนเดิมอีกต่อไป

การบรรยายในหลักสูตร "การจัดการระบบทางเทคนิค" บรรยายโดย Oleg Stepanovich Kozlov ที่ภาควิชา "เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และโรงไฟฟ้า" คณะ "วิศวกรรมเครื่องกลกำลัง" ของ MSTU N.E. บาวแมน. ซึ่งฉันรู้สึกขอบคุณเขามาก

การบรรยายเหล่านี้กำลังจัดทำขึ้นเพื่อตีพิมพ์ในรูปแบบหนังสือ และเนื่องจากมีผู้เชี่ยวชาญ นักศึกษา และผู้ที่สนใจในเรื่องนี้ของ TAU จึงยินดีรับคำวิจารณ์

1. แนวคิดพื้นฐานของทฤษฎีการควบคุมระบบเทคนิค

1.1. เป้าหมาย หลักการบริหารจัดการ ประเภทของระบบการจัดการ คำจำกัดความพื้นฐาน ตัวอย่าง

การพัฒนาและปรับปรุงการผลิตทางอุตสาหกรรม (พลังงาน การขนส่ง วิศวกรรมเครื่องกล เทคโนโลยีอวกาศ ฯลฯ) จำเป็นต้องเพิ่มผลผลิตของเครื่องจักรและหน่วยอย่างต่อเนื่อง การปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ การลดต้นทุน และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านพลังงานนิวเคลียร์ การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วใน ความปลอดภัย (นิวเคลียร์ รังสี ฯลฯ) .ง.) การดำเนินงานของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์และสถานประกอบการนิวเคลียร์

การดำเนินการตามเป้าหมายที่ตั้งไว้นั้นเป็นไปไม่ได้หากไม่มีการแนะนำระบบควบคุมที่ทันสมัย ​​รวมถึงระบบควบคุม (CS) ทั้งแบบอัตโนมัติ (โดยมีส่วนร่วมของผู้ปฏิบัติงานที่เป็นมนุษย์) และอัตโนมัติ (โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของผู้ปฏิบัติงานที่เป็นมนุษย์)

คำนิยาม: การจัดการเป็นองค์กรของกระบวนการทางเทคโนโลยีเฉพาะที่ช่วยให้บรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้

ทฤษฎีการควบคุม เป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ ขึ้นอยู่กับ (ตาม) ทั้งสาขาวิชาพื้นฐาน (วิทยาศาสตร์ทั่วไป) (เช่น คณิตศาสตร์ ฟิสิกส์ เคมี ฯลฯ) และสาขาวิชาประยุกต์ (อิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยีไมโครโปรเซสเซอร์ การเขียนโปรแกรม ฯลฯ)

กระบวนการควบคุมใด ๆ (อัตโนมัติ) ประกอบด้วยขั้นตอนหลัก (องค์ประกอบ):

• การได้รับข้อมูลเกี่ยวกับงานควบคุม
• การได้รับข้อมูลเกี่ยวกับผลการบริหารจัดการ
• การวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับ
• การดำเนินการตามการตัดสินใจ (ผลกระทบต่อวัตถุควบคุม)

เพื่อดำเนินการกระบวนการจัดการ ระบบการจัดการ (CS) ต้องมี:

• แหล่งข้อมูลเกี่ยวกับงานการจัดการ
• แหล่งที่มาของข้อมูลเกี่ยวกับผลการควบคุม (เซ็นเซอร์ต่างๆ อุปกรณ์ตรวจวัด เครื่องตรวจจับ ฯลฯ )
• อุปกรณ์สำหรับวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับและการพัฒนาโซลูชั่น
• แอคชูเอเตอร์ที่กระทำต่อวัตถุควบคุม ซึ่งประกอบด้วย: ตัวควบคุม มอเตอร์ อุปกรณ์แปลงแอมพลิฟายเออร์ ฯลฯ

คำนิยาม: หากระบบควบคุม (CS) มีส่วนต่างๆ ข้างต้นทั้งหมด ระบบจะปิด

คำนิยาม: การควบคุมวัตถุทางเทคนิคโดยใช้ข้อมูลเกี่ยวกับผลการควบคุมเรียกว่าหลักการป้อนกลับ

ในทางแผนผังระบบควบคุมดังกล่าวสามารถแสดงได้ดังนี้:

ข้าว. 1.1.1 — โครงสร้างของระบบควบคุม (MS)

หากระบบควบคุม (CS) มีบล็อกไดอะแกรม รูปแบบที่สอดคล้องกับรูปที่ 1.1.1 XNUMX และฟังก์ชัน (งาน) โดยปราศจากการมีส่วนร่วมของมนุษย์ (ผู้ปฏิบัติงาน) แล้วจึงเรียกว่า ระบบควบคุมอัตโนมัติ (ACS).

หากระบบควบคุมทำงานโดยมีส่วนร่วมของบุคคล (ผู้ปฏิบัติงาน) ก็จะถูกเรียก ระบบควบคุมอัตโนมัติ.

หากการควบคุมจัดให้มีกฎการเปลี่ยนแปลงของวัตถุตามเวลาที่กำหนดโดยไม่คำนึงถึงผลลัพธ์ของการควบคุม การควบคุมนั้นจะดำเนินการในวงเปิดแบบเปิดและการควบคุมนั้นจะถูกเรียกเอง โปรแกรมควบคุม.

ระบบวงรอบเปิดรวมถึงเครื่องจักรอุตสาหกรรม (สายพานลำเลียง สายหมุน ฯลฯ) เครื่องจักรควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC): ดูตัวอย่างในรูป 1.1.2.

รูปที่ 1.1.2 - ตัวอย่างการควบคุมโปรแกรม

อุปกรณ์หลักอาจเป็น "เครื่องถ่ายเอกสาร" ได้

เนื่องจากในตัวอย่างนี้ไม่มีเซ็นเซอร์ (การวัด) ที่คอยติดตามชิ้นส่วนที่กำลังผลิต ตัวอย่างเช่น หากเครื่องตัดได้รับการติดตั้งไม่ถูกต้องหรือแตกหัก ก็จะไม่สามารถบรรลุเป้าหมายที่ตั้งไว้ (การผลิตชิ้นส่วน) ได้ (ตระหนัก) โดยทั่วไปในระบบประเภทนี้จำเป็นต้องมีการควบคุมเอาต์พุตซึ่งจะบันทึกเฉพาะความเบี่ยงเบนของขนาดและรูปร่างของชิ้นส่วนจากส่วนที่ต้องการเท่านั้น

ระบบควบคุมอัตโนมัติแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ

• ระบบควบคุมอัตโนมัติ (ACS)
• ระบบควบคุมอัตโนมัติ (ACS)
• ระบบติดตาม (SS)

SAR และ SS เป็นส่วนย่อยของ SPG ==> .

คำนิยาม: ระบบควบคุมอัตโนมัติที่รับประกันความสม่ำเสมอของปริมาณทางกายภาพ (กลุ่มของปริมาณ) ในวัตถุควบคุมเรียกว่าระบบควบคุมอัตโนมัติ (ACS)

ระบบควบคุมอัตโนมัติ (ACS) เป็นระบบควบคุมอัตโนมัติประเภทที่ใช้กันมากที่สุด

ตัวควบคุมอัตโนมัติเครื่องแรกของโลก (ศตวรรษที่ 18) คือตัวควบคุมวัตต์ รูปแบบนี้ (ดูรูปที่ 1.1.3) ดำเนินการโดยวัตต์ในอังกฤษเพื่อรักษาความเร็วการหมุนของล้อของเครื่องจักรไอน้ำให้คงที่และเพื่อรักษาความเร็วการหมุน (การเคลื่อนที่) ของรอกส่งกำลัง (สายพาน) ให้คงที่ ).

ในโครงการนี้ องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อน (เซ็นเซอร์ตรวจวัด) คือ “ตุ้มน้ำหนัก” (ทรงกลม) “ตุ้มน้ำหนัก” (ทรงกลม) ยัง “บังคับ” แขนโยกและวาล์วให้เคลื่อนที่ด้วย ดังนั้นระบบนี้จึงสามารถจำแนกได้ว่าเป็นระบบควบคุมโดยตรงและตัวควบคุมสามารถจำแนกได้เป็น ตัวควบคุมที่ออกฤทธิ์โดยตรงเนื่องจากมันทำหน้าที่ของทั้ง "มิเตอร์" และ "ตัวควบคุม" ไปพร้อม ๆ กัน

ในหน่วยงานกำกับดูแลที่ออกฤทธิ์โดยตรง แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม ไม่ต้องใช้พลังงานในการเคลื่อนย้ายตัวควบคุม

ข้าว. 1.1.3 — วงจรควบคุมอัตโนมัติวัตต์

ระบบควบคุมทางอ้อมจำเป็นต้องมีแอมพลิฟายเออร์ (เช่น กำลัง) แอคชูเอเตอร์เพิ่มเติมที่ประกอบด้วยมอเตอร์ไฟฟ้า เซอร์โวมอเตอร์ ระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิก ฯลฯ

ตัวอย่างของระบบควบคุมอัตโนมัติ (ระบบควบคุมอัตโนมัติ) ในความหมายเต็มของคำจำกัดความนี้คือระบบควบคุมที่รับประกันการปล่อยจรวดขึ้นสู่วงโคจรโดยที่ตัวแปรควบคุมสามารถเป็นได้ เช่น มุมระหว่างจรวด แกนและเส้นตั้งฉากสู่โลก ==> ดูภาพประกอบ 1.1.4.a และรูป 1.1.4.ข

ข้าว. 1.1.4(ก)

ข้าว. 1.1.4 (ข)

1.2. โครงสร้างระบบควบคุม: ระบบที่เรียบง่ายและหลายมิติ

ในทฤษฎีการจัดการระบบทางเทคนิค ระบบใดๆ มักจะถูกแบ่งออกเป็นชุดของลิงก์ที่เชื่อมต่อกับโครงสร้างเครือข่าย ในกรณีที่ง่ายที่สุด ระบบจะมีลิงค์เดียว ซึ่งอินพุตจะมาพร้อมกับการดำเนินการอินพุต (อินพุต) และการตอบสนองของระบบ (เอาต์พุต) จะได้รับที่อินพุต

ในทฤษฎีการจัดการระบบทางเทคนิค มีการใช้วิธีหลัก 2 วิธีในการเชื่อมโยงระบบควบคุม:

— ในตัวแปร “อินพุต-เอาต์พุต”

— ในตัวแปรสถานะ (สำหรับรายละเอียดเพิ่มเติม ดูหัวข้อ 6...7)

การแทนค่าในตัวแปรอินพุต-เอาต์พุตมักจะใช้เพื่ออธิบายระบบที่ค่อนข้างง่ายซึ่งมี "อินพุต" หนึ่งรายการ (การดำเนินการควบคุมหนึ่งรายการ) และ "เอาต์พุต" หนึ่งรายการ (ตัวแปรควบคุมหนึ่งรายการ ดูรูปที่ 1.2.1)

ข้าว. 1.2.1 – การแสดงแผนผังของระบบควบคุมอย่างง่าย

โดยทั่วไป คำอธิบายนี้ใช้สำหรับระบบควบคุมอัตโนมัติแบบธรรมดาทางเทคนิค (ระบบควบคุมอัตโนมัติ)

เมื่อเร็ว ๆ นี้ การแสดงตัวแปรสถานะได้แพร่หลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับระบบที่ซับซ้อนทางเทคนิค รวมถึงระบบควบคุมอัตโนมัติหลายมิติ ในรูป 1.2.2 แสดงแผนผังของระบบควบคุมอัตโนมัติหลายมิติ โดยที่ u1(t)…อืม(t) — การดำเนินการควบคุม (เวกเตอร์ควบคุม) y1(t)…yp(t) — พารามิเตอร์ที่ปรับได้ของ ACS (เวกเตอร์เอาท์พุต)

ข้าว. 1.2.2 — การแสดงแผนผังของระบบควบคุมหลายมิติ

ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างของ ACS ซึ่งแสดงในตัวแปร "อินพุต-เอาต์พุต" และมีอินพุตหนึ่งรายการ (อินพุตหรือหลัก หรือการดำเนินการควบคุม) และเอาต์พุตหนึ่งรายการ (การกระทำเอาต์พุตหรือตัวแปรควบคุม (หรือปรับได้))

สมมติว่าบล็อกไดอะแกรมของ ACS ดังกล่าวประกอบด้วยองค์ประกอบจำนวนหนึ่ง (ลิงก์) ด้วยการจัดกลุ่มลิงก์ตามหลักการทำงาน (สิ่งที่ลิงก์ทำ) แผนภาพโครงสร้างของ ACS สามารถลดลงเป็นรูปแบบทั่วไปดังต่อไปนี้:

ข้าว. 1.2.3 — บล็อกไดอะแกรมของระบบควบคุมอัตโนมัติ

เครื่องหมาย ε(เสื้อ) หรือตัวแปร ε(เสื้อ) บ่งชี้ถึงความไม่ตรงกัน (ข้อผิดพลาด) ที่เอาต์พุตของอุปกรณ์เปรียบเทียบ ซึ่งสามารถ "ทำงาน" ในโหมดการดำเนินการทางคณิตศาสตร์เปรียบเทียบอย่างง่าย (ส่วนใหญ่มักจะเป็นการลบ การบวกน้อยกว่า) และการดำเนินการเปรียบเทียบที่ซับซ้อนมากขึ้น (ขั้นตอน)

ในขณะที่ y1(t) = y(t)*k1ที่ไหน k1 คือกำไรแล้ว ==>
ε(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

งานของระบบควบคุมคือ (หากมีเสถียรภาพ) ให้ "ทำงาน" เพื่อกำจัดความไม่ตรงกัน (ข้อผิดพลาด) ε(เสื้อ), เช่น. ==> ε(เสื้อ) → 0.

ควรสังเกตว่าระบบควบคุมได้รับผลกระทบจากทั้งอิทธิพลภายนอก (การควบคุม การรบกวน การรบกวน) และการรบกวนภายใน การรบกวนนั้นแตกต่างจากผลกระทบจากการสุ่ม (ความสุ่ม) ของการมีอยู่ของมัน ในขณะที่ผลกระทบนั้นมักจะถูกกำหนดไว้เกือบทุกครั้ง

เพื่อกำหนดการควบคุม (การกระทำการตั้งค่า) เราจะใช้อย่างใดอย่างหนึ่ง x (t)หรือ คุณ (t).

1.3. กฎพื้นฐานของการควบคุม

หากเรากลับไปที่รูปสุดท้าย (บล็อกไดอะแกรมของ ACS ในรูปที่ 1.2.3) จำเป็นต้อง "ถอดรหัส" บทบาทของอุปกรณ์แปลงแอมพลิฟายเออร์ (ทำหน้าที่อะไร)

หากอุปกรณ์แปลงแอมพลิฟายเออร์ (ACD) ปรับปรุง (หรือลดทอน) สัญญาณที่ไม่ตรงกัน ε (t) เท่านั้น กล่าวคือ: ที่ไหน – ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วน (เฉพาะกรณี) = Const) ดังนั้นโหมดการควบคุมของระบบควบคุมอัตโนมัติแบบวงปิดดังกล่าวเรียกว่าโหมด การควบคุมสัดส่วน (พี-คอนโทรล)

หากชุดควบคุมสร้างสัญญาณเอาท์พุต ε1(t) จะเป็นสัดส่วนกับข้อผิดพลาด ε(t) และอินทิกรัลของ ε(t) เช่น จากนั้นจึงเรียกว่าโหมดควบคุมนี้ บูรณาการตามสัดส่วน (การควบคุมพีไอ) ==> ที่ไหน b – ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วน (เฉพาะกรณี) ข = ค่าคงที่).

โดยทั่วไปแล้ว การควบคุม PI จะใช้เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการควบคุม (กฎระเบียบ)

หากชุดควบคุมสร้างสัญญาณเอาท์พุต ε1(t) ซึ่งเป็นสัดส่วนกับข้อผิดพลาด ε(t) และอนุพันธ์ของมัน โหมดนี้จะถูกเรียกว่า การแบ่งแยกความแตกต่างตามสัดส่วน (การควบคุม PD): ==>

โดยทั่วไป การใช้การควบคุม PD จะเพิ่มประสิทธิภาพของ ACS

หากชุดควบคุมสร้างสัญญาณเอาท์พุต ε1(t) จะเป็นสัดส่วนกับข้อผิดพลาด ε(t) อนุพันธ์ของสัญญาณ และอินทิกรัลของข้อผิดพลาด ==> จากนั้นจึงเรียกโหมดนี้ จากนั้นจึงเรียกโหมดควบคุมนี้ โหมดการควบคุมการแยกความแตกต่างตามสัดส่วน (การควบคุมพีไอดี)

การควบคุม PID มักจะช่วยให้คุณให้ความแม่นยำในการควบคุม "ดี" ด้วยความเร็ว "ดี"

1.4. การจำแนกประเภทของระบบควบคุมอัตโนมัติ

1.4.1. จำแนกตามประเภทของคำอธิบายทางคณิตศาสตร์

ขึ้นอยู่กับประเภทของคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ (สมการพลศาสตร์และสถิตศาสตร์) ระบบควบคุมอัตโนมัติ (ACS) แบ่งออกเป็น เชิงเส้น и ไม่เชิงเส้น ระบบ (ปืนอัตตาจรหรือ SAR)

แต่ละ "คลาสย่อย" (เชิงเส้นและไม่เชิงเส้น) จะถูกแบ่งออกเป็น "คลาสย่อย" จำนวนหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ปืนขับเคลื่อนด้วยตนเองเชิงเส้น (SAP) มีความแตกต่างในประเภทของคำอธิบายทางคณิตศาสตร์
เนื่องจากภาคการศึกษานี้จะพิจารณาคุณสมบัติไดนามิกของระบบควบคุมอัตโนมัติเชิงเส้น (การควบคุม) เท่านั้น ด้านล่างนี้เราจึงจัดให้มีการจำแนกประเภทตามประเภทของคำอธิบายทางคณิตศาสตร์สำหรับระบบควบคุมอัตโนมัติเชิงเส้น (ACS):

1) ระบบควบคุมอัตโนมัติเชิงเส้นที่อธิบายไว้ในตัวแปรอินพุต-เอาต์พุตโดยสมการเชิงอนุพันธ์สามัญ (ODE) ด้วย ถาวร ค่าสัมประสิทธิ์:

ที่ไหน x (t) – อิทธิพลของอินพุต; y (t) – อิทธิพลของเอาท์พุต (ค่าที่ปรับได้)

หากเราใช้รูปแบบโอเปอเรเตอร์ (“กะทัดรัด”) ในการเขียน ODE เชิงเส้น สมการ (1.4.1) จะสามารถแสดงได้ในรูปแบบต่อไปนี้:

ที่ไหน, พี = d/dt — ตัวดำเนินการสร้างความแตกต่าง ล(พี), ยังไม่มีข้อความ(พี) เป็นตัวดำเนินการดิฟเฟอเรนเชียลเชิงเส้นที่สอดคล้องกัน ซึ่งเท่ากับ:

2) ระบบควบคุมอัตโนมัติเชิงเส้น อธิบายโดยสมการเชิงอนุพันธ์สามัญเชิงเส้น (ODE) ด้วย ตัวแปร (ในเวลา) สัมประสิทธิ์:

ในกรณีทั่วไป ระบบดังกล่าวสามารถจัดได้ว่าเป็นระบบควบคุมอัตโนมัติแบบไม่เชิงเส้น (NSA)

3) ระบบควบคุมอัตโนมัติเชิงเส้นที่อธิบายโดยสมการผลต่างเชิงเส้น:

ที่ไหน ฉ(...) – ฟังก์ชันเชิงเส้นของอาร์กิวเมนต์ เค = 1, 2, 3… - จำนวนทั้งหมด; ∆t – ช่วงการหาปริมาณ (ช่วงการสุ่มตัวอย่าง)

สมการ (1.4.4) สามารถแสดงในรูปแบบ "กะทัดรัด" ได้:

โดยทั่วไปแล้ว คำอธิบายของระบบควบคุมอัตโนมัติเชิงเส้น (ACS) นี้ใช้ในระบบควบคุมแบบดิจิทัล (โดยใช้คอมพิวเตอร์)

4) ระบบควบคุมอัตโนมัติเชิงเส้นพร้อมความล่าช้า:

ที่ไหน ล(พี), ยังไม่มีข้อความ(พี) — ตัวดำเนินการส่วนต่างเชิงเส้น τ — เวลาล่าช้าหรือค่าคงที่ความล่าช้า

หากผู้ประกอบการ แอล(พี) и ยังไม่มีข้อความ(พี) เสื่อมถอย (ลิตร(พี) = 1; ยังไม่มีข้อความ(พี) = 1) จากนั้นสมการ (1.4.6) สอดคล้องกับคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของไดนามิกของลิงก์การหน่วงเวลาในอุดมคติ:

และภาพประกอบกราฟิกของคุณสมบัติของมันจะแสดงในรูปที่. 1.4.1

ข้าว. 1.4.1 — กราฟของอินพุตและเอาต์พุตของลิงก์การหน่วงเวลาในอุดมคติ

5) ระบบควบคุมอัตโนมัติเชิงเส้นที่อธิบายโดยสมการเชิงอนุพันธ์เชิงเส้นใน อนุพันธ์บางส่วน. มักเรียกว่าปืนที่ขับเคลื่อนด้วยตัวเอง กระจาย ระบบควบคุม ==> ตัวอย่าง "นามธรรม" ของคำอธิบายดังกล่าว:

ระบบสมการ (1.4.7) อธิบายพลศาสตร์ของระบบควบคุมอัตโนมัติแบบกระจายเชิงเส้น เช่น ปริมาณที่ควบคุมไม่ได้ขึ้นอยู่กับเวลาเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับพิกัดเชิงพื้นที่จุดเดียวด้วย
หากระบบควบคุมเป็นวัตถุ "เชิงพื้นที่" ดังนั้น ==>

ที่ไหน ขึ้นอยู่กับเวลาและพิกัดเชิงพื้นที่ที่กำหนดโดยเวกเตอร์รัศมี

6) อธิบายปืนที่ขับเคลื่อนด้วยตนเอง ระบบ ODE หรือระบบสมการผลต่าง หรือระบบสมการเชิงอนุพันธ์ย่อย ==> และอื่นๆ...

การจำแนกประเภทที่คล้ายกันสามารถเสนอสำหรับระบบควบคุมอัตโนมัติแบบไม่เชิงเส้น (SAP)...

สำหรับระบบเชิงเส้นตรงตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

• ความเป็นเชิงเส้นของลักษณะคงที่ของ ACS
• ความเป็นเส้นตรงของสมการไดนามิก เช่น ตัวแปรจะรวมอยู่ในสมการไดนามิก เฉพาะในการรวมกันเชิงเส้นเท่านั้น

ลักษณะคงที่คือการขึ้นอยู่กับเอาท์พุตกับขนาดของอิทธิพลอินพุตในสถานะคงที่ (เมื่อกระบวนการชั่วคราวทั้งหมดตายไป)

สำหรับระบบที่อธิบายโดยสมการเชิงอนุพันธ์สามัญเชิงเส้นที่มีค่าสัมประสิทธิ์คงที่ คุณลักษณะคงที่จะได้มาจากสมการไดนามิก (1.4.1) โดยการตั้งค่าพจน์ที่ไม่คงที่ทั้งหมดให้เป็นศูนย์ ==>

รูปที่ 1.4.2 แสดงตัวอย่างลักษณะคงที่เชิงเส้นและไม่เชิงเส้นของระบบควบคุมอัตโนมัติ (ควบคุม)

ข้าว. 1.4.2 - ตัวอย่างของคุณลักษณะเชิงเส้นและไม่เชิงเส้นคงที่

ความไม่เชิงเส้นของคำศัพท์ที่มีอนุพันธ์ของเวลาในสมการไดนามิกสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อใช้การดำเนินการทางคณิตศาสตร์แบบไม่เชิงเส้น (*, /, , , บาป, ln ฯลฯ) ตัวอย่างเช่น เมื่อพิจารณาสมการไดนามิกของปืนอัตตาจรแบบ "นามธรรม" บางอัน

โปรดทราบว่าในสมการนี้มีลักษณะคงที่เชิงเส้น เทอมที่สองและสาม (เทอมไดนามิก) ทางด้านซ้ายของสมการคือ ไม่เชิงเส้นดังนั้น ACS ที่อธิบายโดยสมการที่คล้ายกันคือ ไม่เชิงเส้นใน พลวัต แผนการ.

1.4.2. การจำแนกประเภทตามลักษณะของสัญญาณที่ส่ง

ขึ้นอยู่กับลักษณะของสัญญาณที่ส่ง ระบบควบคุมอัตโนมัติ (หรือการควบคุม) แบ่งออกเป็น:

• ระบบต่อเนื่อง (ระบบต่อเนื่อง);
• ระบบรีเลย์ (ระบบการทำงานของรีเลย์);
• ระบบการทำงานแบบแยกส่วน (พัลส์และดิจิตอล)

ระบบ อย่างต่อเนื่อง การดำเนินการดังกล่าวเรียกว่า ACS ซึ่งในแต่ละลิงก์นั้น อย่างต่อเนื่อง การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณอินพุตเมื่อเวลาผ่านไป สอดคล้องกับความต่อเนื่อง การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณเอาท์พุตในขณะที่กฎการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณเอาท์พุตสามารถกำหนดเองได้ เพื่อให้ปืนอัตตาจรมีความต่อเนื่องจำเป็นต้องมีลักษณะคงที่ของทั้งหมด ลิงก์มีความต่อเนื่อง

ข้าว. 1.4.3 - ตัวอย่างของระบบต่อเนื่อง

ระบบ รีเลย์ การกระทำเรียกว่าระบบควบคุมอัตโนมัติซึ่งอย่างน้อยในหนึ่งลิงค์โดยมีการเปลี่ยนแปลงค่าอินพุตอย่างต่อเนื่อง ค่าเอาต์พุตในบางช่วงเวลาของกระบวนการควบคุมจะเปลี่ยน "กระโดด" ขึ้นอยู่กับค่าของสัญญาณอินพุต ลักษณะคงที่ของลิงค์ดังกล่าวมี จุดพัก หรือ แตกหักด้วยการแตกร้าว.

ข้าว. 1.4.4 - ตัวอย่างของคุณลักษณะคงที่ของรีเลย์

ระบบ ไม่ต่อเนื่อง การดำเนินการคือระบบที่มีอย่างน้อยในหนึ่งลิงก์ โดยมีการเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องในปริมาณอินพุต ปริมาณเอาต์พุตจะมี ประเภทของแรงกระตุ้นส่วนบุคคลปรากฏหลังจากช่วงระยะเวลาหนึ่ง

ลิงค์ที่แปลงสัญญาณต่อเนื่องเป็นสัญญาณแยกเรียกว่าลิงค์พัลส์ สัญญาณที่ส่งสัญญาณประเภทเดียวกันเกิดขึ้นในระบบควบคุมอัตโนมัติด้วยคอมพิวเตอร์หรือคอนโทรลเลอร์

วิธีการที่ใช้บ่อยที่สุด (อัลกอริธึม) สำหรับการแปลงสัญญาณอินพุตต่อเนื่องเป็นสัญญาณเอาท์พุตพัลซิ่งคือ:

• การมอดูเลตแอมพลิจูดของพัลส์ (PAM);
• การมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM)

ในรูป รูปที่ 1.4.5 แสดงภาพประกอบกราฟิกของอัลกอริธึมการมอดูเลตแอมพลิจูดพัลส์ (PAM) ที่ด้านบนของรูป นำเสนอการพึ่งพาเวลา x (t) - สัญญาณ ที่ทางเข้า เข้าสู่ส่วนแรงกระตุ้น สัญญาณเอาท์พุตของบล็อกพัลส์ (ลิงค์) y (t) – ลำดับของพัลส์สี่เหลี่ยมปรากฏขึ้นพร้อมกับ ไฟฟ้ากระแสตรง ระยะเวลาการหาปริมาณ Δt (ดูส่วนล่างของรูป) ระยะเวลาของพัลส์จะเท่ากันและเท่ากับ Δ แอมพลิจูดพัลส์ที่เอาต์พุตของบล็อกจะเป็นสัดส่วนกับค่าที่สอดคล้องกันของสัญญาณต่อเนื่อง x(t) ที่อินพุตของบล็อกนี้

ข้าว. 1.4.5 — การใช้งานการปรับแอมพลิจูดพัลส์

วิธีการมอดูเลตแบบพัลส์นี้พบได้ทั่วไปในอุปกรณ์ตรวจวัดอิเล็กทรอนิกส์ของระบบควบคุมและป้องกัน (CPS) ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (NPP) ในยุค 70...80 ของศตวรรษที่ผ่านมา

ในรูป รูปที่ 1.4.6 แสดงภาพประกอบกราฟิกของอัลกอริธึมการปรับความกว้างพัลส์ (PWM) ที่ด้านบนของรูป 1.14 แสดงการพึ่งพาเวลา x (t) – สัญญาณที่อินพุตไปยังลิงค์พัลส์ สัญญาณเอาท์พุตของบล็อกพัลส์ (ลิงค์) y (t) – ลำดับของพัลส์สี่เหลี่ยมที่ปรากฏโดยมีคาบการหาปริมาณคงที่ ∆t (ดูที่ด้านล่างของรูปที่ 1.14) แอมพลิจูดของพัลส์ทั้งหมดเท่ากัน ระยะเวลาของชีพจร ∆t ที่เอาต์พุตของบล็อกจะเป็นสัดส่วนกับค่าที่สอดคล้องกันของสัญญาณต่อเนื่อง x (t) ที่อินพุตของบล็อกพัลส์

ข้าว. 1.4.6 — การใช้งานการปรับความกว้างพัลส์

ปัจจุบันวิธีการมอดูเลตแบบพัลส์นี้เป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุดในอุปกรณ์ตรวจวัดอิเล็กทรอนิกส์ของระบบควบคุมและป้องกัน (CPS) ของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ (NPP) และ ACS ของระบบทางเทคนิคอื่นๆ

โดยสรุปส่วนย่อยนี้ ควรสังเกตว่าหากเวลาลักษณะเฉพาะคงที่ในการเชื่อมโยงอื่น ๆ ของปืนอัตตาจร (SAP) มากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ Δt (ตามลำดับความสำคัญ) จากนั้นระบบพัลส์ ถือได้ว่าเป็นระบบควบคุมอัตโนมัติต่อเนื่อง (เมื่อใช้งาน ทั้ง AIM และ PWM)

1.4.3. จำแนกตามลักษณะของการควบคุม

ตามลักษณะของกระบวนการควบคุม ระบบควบคุมอัตโนมัติแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

• ระบบควบคุมอัตโนมัติที่กำหนดขึ้นซึ่งสัญญาณอินพุตสามารถเชื่อมโยงกับสัญญาณเอาท์พุตได้อย่างชัดเจน (และในทางกลับกัน)
• ACS สุ่ม (ทางสถิติ, ความน่าจะเป็น) ซึ่ง ACS "ตอบสนอง" กับสัญญาณอินพุตที่กำหนด สุ่ม (สุ่ม) สัญญาณเอาท์พุต

สัญญาณสุ่มเอาท์พุตมีลักษณะดังนี้:

• กฎการกระจาย
• ความคาดหวังทางคณิตศาสตร์ (ค่าเฉลี่ย)
• การกระจายตัว (ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน)

ลักษณะสุ่มของกระบวนการควบคุมมักจะสังเกตได้ใน โดยพื้นฐานแล้ว ACS แบบไม่เชิงเส้น ทั้งจากมุมมองของคุณลักษณะคงที่ และจากมุมมอง (แม้ในระดับที่สูงกว่า) ของความไม่เชิงเส้นของเงื่อนไขไดนามิกในสมการไดนามิก

ข้าว. 1.4.7 — การกระจายค่าเอาท์พุตของระบบควบคุมอัตโนมัติสุ่ม

นอกเหนือจากการจำแนกประเภทของระบบควบคุมประเภทหลักข้างต้นแล้ว ยังมีการจำแนกประเภทอื่น ๆ อีกด้วย ตัวอย่างเช่น การจำแนกประเภทสามารถดำเนินการตามวิธีการควบคุมและขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมภายนอกและความสามารถในการปรับ ACS ให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ด้านสิ่งแวดล้อม ระบบแบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่:

1) ระบบควบคุมธรรมดา (ไม่ปรับเอง) โดยไม่มีการปรับเปลี่ยน ระบบเหล่านี้อยู่ในหมวดหมู่ของระบบธรรมดาที่ไม่เปลี่ยนโครงสร้างในระหว่างกระบวนการจัดการ มีการพัฒนาและใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ระบบควบคุมทั่วไปแบ่งออกเป็นสามคลาสย่อย: ระบบควบคุมแบบวงเปิด วงปิด และระบบควบคุมแบบรวม

2) ระบบควบคุมแบบปรับได้เอง (แบบปรับได้) ในระบบเหล่านี้ เมื่อเงื่อนไขหรือคุณลักษณะภายนอกของวัตถุควบคุมเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงอัตโนมัติ (ไม่ได้กำหนดไว้ล่วงหน้า) ในพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ควบคุมเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงค่าสัมประสิทธิ์ระบบควบคุม โครงสร้างระบบควบคุม หรือแม้แต่การแนะนำองค์ประกอบใหม่ .

อีกตัวอย่างหนึ่งของการจำแนกประเภท: ตามลำดับชั้น (หนึ่งระดับ สองระดับ หลายระดับ)

เฉพาะผู้ใช้ที่ลงทะเบียนเท่านั้นที่สามารถเข้าร่วมในการสำรวจได้ เข้าสู่ระบบ, โปรด.

เผยแพร่การบรรยายเกี่ยวกับ UTS ต่อไปหรือไม่

• ลด 88,7%ใช่118

• ลด 7,5%หมายเลข 10

• ลด 3,8%ฉันไม่รู้5

ผู้ใช้ 133 คนโหวต ผู้ใช้ 10 รายงดออกเสียง

ที่มา: will.com