Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

Inilalathala ko ang unang kabanata ng mga lektura sa teorya ng awtomatikong kontrol, pagkatapos nito ay hindi na magiging pareho ang iyong buhay.

Ang mga lektura sa kursong "Pamamahala ng mga Teknikal na Sistema" ay ibinigay ni Oleg Stepanovich Kozlov sa Kagawaran ng "Nuclear Reactors and Power Plants", Faculty ng "Power Mechanical Engineering" ng MSTU. N.E. Bauman. Kung saan ako ay lubos na nagpapasalamat sa kanya.

Ang mga lektura na ito ay inihahanda lamang para sa paglalathala sa anyo ng libro, at dahil mayroong mga espesyalista sa TAU, mga mag-aaral, at mga interesado lang sa paksa, ang anumang pagpuna ay malugod na tinatanggap.

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

1. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

1.1. Mga layunin, mga prinsipyo ng pamamahala, mga uri ng mga sistema ng pamamahala, mga pangunahing kahulugan, mga halimbawa

Ang pag-unlad at pagpapabuti ng pang-industriyang produksyon (enerhiya, transportasyon, mechanical engineering, space technology, atbp.) ay nangangailangan ng patuloy na pagtaas sa produktibidad ng mga makina at yunit, pagpapabuti ng kalidad ng produkto, pagbawas ng mga gastos at, lalo na sa nuclear energy, isang matalim na pagtaas sa kaligtasan (nuclear, radiation, atbp.) .d.) pagpapatakbo ng mga nuclear power plant at nuclear installation.

Ang pagpapatupad ng mga itinakdang layunin ay imposible nang walang pagpapakilala ng mga modernong sistema ng kontrol, kabilang ang parehong awtomatiko (na may pakikilahok ng isang operator ng tao) at awtomatiko (nang walang pakikilahok ng isang operator ng tao) mga sistema ng kontrol (CS).

Kahulugan: Ang pamamahala ay isang organisasyon ng isang partikular na teknolohikal na proseso na nagsisiguro sa pagkamit ng isang itinakdang layunin.

Teorya ng kontrol ay isang sangay ng makabagong agham at teknolohiya. Nakabatay ito (batay) sa parehong pangunahing (pangkalahatang siyentipikong) disiplina (halimbawa, matematika, pisika, kimika, atbp.) at mga inilapat na disiplina (electronics, microprocessor technology, programming, atbp.).

Ang anumang proseso ng kontrol (awtomatiko) ay binubuo ng mga sumusunod na pangunahing yugto (mga elemento):

  • pagkuha ng impormasyon tungkol sa gawaing kontrol;
  • pagkuha ng impormasyon tungkol sa resulta ng pamamahala;
  • pagsusuri ng natanggap na impormasyon;
  • pagpapatupad ng desisyon (epekto sa control object).

Upang ipatupad ang Proseso ng Pamamahala, ang sistema ng pamamahala (CS) ay dapat magkaroon ng:

  • mga mapagkukunan ng impormasyon tungkol sa gawain ng pamamahala;
  • mga mapagkukunan ng impormasyon tungkol sa mga resulta ng kontrol (iba't ibang mga sensor, mga aparato sa pagsukat, mga detektor, atbp.);
  • mga aparato para sa pagsusuri ng natanggap na impormasyon at pagbuo ng mga solusyon;
  • actuator na kumikilos sa Control Object, na naglalaman ng: regulator, motors, amplification-converting device, atbp.

Kahulugan: Kung ang control system (CS) ay naglalaman ng lahat ng mga bahagi sa itaas, pagkatapos ito ay sarado.

Kahulugan: Ang kontrol sa isang teknikal na bagay gamit ang impormasyon tungkol sa mga resulta ng kontrol ay tinatawag na prinsipyo ng feedback.

Sa eskematiko, ang naturang sistema ng kontrol ay maaaring kinakatawan bilang:

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.1.1 — Istraktura ng control system (MS)

Kung ang control system (CS) ay may block diagram, ang anyo nito ay tumutugma sa Fig. 1.1.1, at mga function (gumagana) nang walang partisipasyon ng tao (operator), kung gayon ito ay tinatawag na awtomatikong control system (ACS).

Kung ang sistema ng kontrol ay nagpapatakbo sa pakikilahok ng isang tao (operator), kung gayon ito ay tinatawag awtomatikong sistema ng kontrol.

Kung ang Control ay nagbibigay ng isang ibinigay na batas ng pagbabago ng isang bagay sa oras, anuman ang mga resulta ng kontrol, kung gayon ang naturang kontrol ay isinasagawa sa isang bukas na loop, at ang kontrol mismo ay tinatawag kontrolado ng programa.

Kasama sa mga open-loop system ang mga pang-industriyang makina (mga linya ng conveyor, mga rotary na linya, atbp.), mga computer numerical control (CNC) machine: tingnan ang halimbawa sa Fig. 1.1.2.

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
Fig.1.1.2 - Halimbawa ng kontrol ng program

Ang master device ay maaaring, halimbawa, isang "copier".

Dahil sa halimbawang ito ay walang mga sensor (metro) na sinusubaybayan ang bahagi na ginagawa, kung, halimbawa, ang pamutol ay na-install nang hindi tama o nasira, kung gayon ang itinakdang layunin (produksyon ng bahagi) ay hindi maaaring makamit (natanto). Karaniwan, sa mga sistema ng ganitong uri, kinakailangan ang kontrol ng output, na magtatala lamang ng paglihis ng mga sukat at hugis ng bahagi mula sa ninanais.

Ang mga awtomatikong control system ay nahahati sa 3 uri:

  • awtomatikong control system (ACS);
  • awtomatikong control system (ACS);
  • mga sistema ng pagsubaybay (SS).

Ang SAR at SS ay mga subset ng SPG ==> Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema.

Depinisyon: Ang isang awtomatikong sistema ng kontrol na nagsisiguro sa katatagan ng anumang pisikal na dami (pangkat ng mga dami) sa control object ay tinatawag na automatic control system (ACS).

Ang mga awtomatikong control system (ACS) ay ang pinakakaraniwang uri ng mga awtomatikong control system.

Ang unang awtomatikong regulator sa mundo (ika-18 siglo) ay ang Watt regulator. Ang scheme na ito (tingnan ang Fig. 1.1.3) ay ipinatupad ng Watt sa England upang mapanatili ang isang pare-pareho ang bilis ng pag-ikot ng gulong ng isang steam engine at, nang naaayon, upang mapanatili ang isang pare-pareho ang bilis ng pag-ikot (motion) ng transmission pulley (belt ).

Sa ganitong pamamaraan mga sensitibong elemento (mga sensor sa pagsukat) ay "mga timbang" (mga sphere). Ang "mga timbang" (mga sphere) ay "puwersa" din ng rocker arm at pagkatapos ay ang balbula na gumalaw. Samakatuwid, ang sistemang ito ay maaaring maiuri bilang isang direktang sistema ng kontrol, at ang regulator ay maaaring maiuri bilang direktang kumikilos na regulator, dahil sabay-sabay itong gumaganap ng mga function ng parehong "meter" at isang "regulator".

Sa direktang kumikilos na mga regulator karagdagang mapagkukunan walang kinakailangang enerhiya upang ilipat ang regulator.

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.1.3 — Watt awtomatikong regulator circuit

Ang mga hindi direktang sistema ng kontrol ay nangangailangan ng presensya (presensya) ng isang amplifier (halimbawa, kapangyarihan), isang karagdagang actuator na naglalaman, halimbawa, isang de-koryenteng motor, servomotor, hydraulic drive, atbp.

Ang isang halimbawa ng isang awtomatikong sistema ng kontrol (awtomatikong sistema ng kontrol), sa buong kahulugan ng kahulugan na ito, ay isang sistema ng kontrol na nagsisiguro sa paglulunsad ng isang rocket sa orbit, kung saan ang kinokontrol na variable ay maaaring, halimbawa, ang anggulo sa pagitan ng rocket axis at ang normal sa Earth ==> tingnan ang Fig. 1.1.4.a at fig. 1.1.4.b

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.1.4(a)
Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.1.4 (b)

1.2. Istraktura ng mga sistema ng kontrol: simple at multidimensional na mga sistema

Sa teorya ng Technical Systems Management, ang anumang sistema ay karaniwang nahahati sa isang hanay ng mga link na konektado sa mga istruktura ng network. Sa pinakasimpleng kaso, ang system ay naglalaman ng isang link, ang input na kung saan ay ibinibigay sa isang input action (input), at ang tugon ng system (output) ay nakuha sa input.

Sa teorya ng Pamamahala ng Teknikal na Sistema, ginagamit ang 2 pangunahing paraan ng pagkatawan sa mga link ng mga sistema ng kontrol:

— sa mga variable na "input-output";

— sa mga variable ng estado (para sa higit pang mga detalye, tingnan ang mga seksyon 6...7).

Ang representasyon sa mga variable ng input-output ay karaniwang ginagamit upang ilarawan ang medyo simpleng mga sistema na mayroong isang "input" (isang control action) at isang "output" (isang controlled variable, tingnan ang Figure 1.2.1).

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.2.1 – Schematic na representasyon ng isang simpleng control system

Karaniwan, ang paglalarawang ito ay ginagamit para sa teknikal na simpleng mga awtomatikong control system (mga awtomatikong control system).

Kamakailan, ang representasyon sa mga variable ng estado ay naging laganap, lalo na para sa mga teknikal na kumplikadong sistema, kabilang ang mga multidimensional na awtomatikong control system. Sa Fig. Ang 1.2.2 ay nagpapakita ng isang eskematiko na representasyon ng isang multidimensional na awtomatikong sistema ng kontrol, kung saan u1(t)...um(t) - mga aksyon na kontrol (control vector), y1(t)…yp(t) — adjustable parameters ng ACS (output vector).

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.2.2 — Schematic na representasyon ng isang multidimensional na sistema ng kontrol

Isaalang-alang natin nang mas detalyado ang istraktura ng ACS, na kinakatawan sa mga variable na "input-output" at pagkakaroon ng isang input (input o master, o control action) at isang output (output action o controlled (o adjustable) variable).

Ipagpalagay natin na ang block diagram ng naturang ACS ay binubuo ng isang tiyak na bilang ng mga elemento (mga link). Sa pamamagitan ng pagpapangkat ng mga link ayon sa functional na prinsipyo (kung ano ang ginagawa ng mga link), ang structural diagram ng ACS ay maaaring bawasan sa sumusunod na tipikal na anyo:

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.2.3 — Block diagram ng awtomatikong control system

Simbolo ε(t) o variable ε(t) ay nagpapahiwatig ng mismatch (error) sa output ng paghahambing na device, na maaaring "gumana" sa mode ng parehong simpleng comparative arithmetic operations (pinaka madalas na pagbabawas, mas madalas na karagdagan) at mas kumplikadong comparative operations (procedure).

Bilang y1(t) = y(t)*k1Saan k1 ay ang pakinabang, pagkatapos ==>
ε(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

Ang gawain ng control system ay (kung ito ay matatag) na "gumana" upang maalis ang mismatch (error) ε(t), ibig sabihin. ==> ε(t) → 0.

Dapat tandaan na ang sistema ng kontrol ay apektado ng parehong panlabas na impluwensya (pagkontrol, nakakagambala, panghihimasok) at panloob na panghihimasok. Ang interference ay naiiba sa epekto ng stochasticity (randomness) ng pagkakaroon nito, habang ang epekto ay halos palaging deterministic.

Upang italaga ang kontrol (pagtatakda ng pagkilos) gagamitin namin ang alinman x (t)O ikaw (t).

1.3. Mga pangunahing batas ng kontrol

Kung babalik tayo sa huling figure (block diagram ng ACS sa Fig. 1.2.3), kung gayon kinakailangan na "matukoy" ang papel na ginagampanan ng amplification-converting device (kung ano ang gumaganap nito).

Kung ang amplification-converting device (ACD) ay nagpapaganda lamang (o nagpapahina) sa mismatch signal ε(t), ibig sabihin: Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistemaSaan Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema– koepisyent ng proporsyonalidad (sa partikular na kaso Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema = Const), kung gayon ang naturang control mode ng closed-loop na awtomatikong control system ay tinatawag na mode proporsyonal na kontrol (P-kontrol).

Kung ang control unit ay bumubuo ng isang output signal ε1(t), proporsyonal sa error ε(t) at ang integral ng ε(t), i.e. Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema, pagkatapos ay tinatawag itong control mode proporsyonal-pagsasama (kontrol ng PI). ==> Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistemaSaan b – koepisyent ng proporsyonalidad (sa partikular na kaso b = Const).

Karaniwan, ginagamit ang kontrol ng PI upang mapabuti ang katumpakan ng kontrol (regulasyon).

Kung ang control unit ay bumubuo ng isang output signal ε1(t), proporsyonal sa error ε(t) at ang derivative nito, kung gayon ang mode na ito ay tinatawag proporsyonal na pagkakaiba-iba (PD control): ==> Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

Karaniwan, ang paggamit ng kontrol ng PD ay nagpapataas ng pagganap ng ACS

Kung ang control unit ay bubuo ng output signal ε1(t), proporsyonal sa error ε(t), derivative nito, at integral ng error ==> Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema, pagkatapos ay tinawag ang mode na ito pagkatapos ay tinawag ang control mode na ito proportional-integral-differentiating control mode (kontrol ng PID).

Ang kontrol ng PID ay madalas na nagbibigay-daan sa iyo na magbigay ng "mahusay" na katumpakan ng kontrol na may "mahusay" na bilis

1.4. Pag-uuri ng mga awtomatikong sistema ng kontrol

1.4.1. Pag-uuri ayon sa uri ng paglalarawan sa matematika

Batay sa uri ng paglalarawan sa matematika (mga equation ng dynamics at statics), ang mga awtomatikong control system (ACS) ay nahahati sa linear и nonlinear mga sistema (self-propelled na baril o SAR).

Ang bawat "subclass" (linear at nonlinear) ay nahahati sa isang bilang ng mga "subclass". Halimbawa, ang mga linear na self-propelled na baril (SAP) ay may mga pagkakaiba sa uri ng paglalarawan sa matematika.
Dahil ang semestreng ito ay isasaalang-alang ang mga dynamic na katangian ng mga linear na awtomatikong kontrol (regulasyon) na mga sistema lamang, sa ibaba ay nagbibigay kami ng klasipikasyon ayon sa uri ng matematikal na paglalarawan para sa mga linear na awtomatikong control system (ACS):

1) Mga linear na awtomatikong control system na inilarawan sa mga variable ng input-output sa pamamagitan ng ordinaryong differential equation (ODE) na may permanente coefficients:

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

saan x (t) – impluwensya ng input; y (t) – impluwensya sa output (nababagay na halaga).

Kung gagamitin natin ang operator (“compact”) form ng pagsulat ng linear ODE, ang equation (1.4.1) ay maaaring katawanin sa sumusunod na anyo:

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

saan, p = d/dt - operator ng pagkita ng kaibhan; L(p), N(p) ay ang kaukulang linear differential operator, na katumbas ng:

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

2) Linear automatic control system na inilarawan ng linear ordinary differential equation (ODE) na may variable (sa oras) coefficients:

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

Sa pangkalahatang kaso, ang mga naturang sistema ay maaaring mauri bilang nonlinear automatic control system (NSA).

3) Mga linear na awtomatikong control system na inilarawan ng mga linear difference equation:

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

saan f(…) - linear function ng mga argumento; k = 1, 2, 3… - buong mga numero; Δt – agwat ng quantization (sampling interval).

Ang equation (1.4.4) ay maaaring katawanin sa isang "compact" na notasyon:

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

Karaniwan, ang paglalarawang ito ng linear automatic control system (ACS) ay ginagamit sa mga digital control system (gamit ang computer).

4) Mga linear na awtomatikong control system na may pagkaantala:

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

saan L(p), N(p) — linear differential operator; τ — lag time o lag constant.

Kung ang mga operator L(p) и N(p) bumagsak (L(p) = 1; N(p) = 1), pagkatapos ay ang equation (1.4.6) ay tumutugma sa matematikal na paglalarawan ng dynamics ng perpektong link ng pagkaantala:

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

at isang graphic na paglalarawan ng mga katangian nito ay ipinapakita sa Fig. 1.4.1

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.4.1 — Mga graph ng input at output ng perpektong link ng pagkaantala

5) Mga linear na awtomatikong sistema ng kontrol na inilarawan ng mga linear na equation ng kaugalian sa mga partial derivatives. Ang ganitong mga self-propelled na baril ay madalas na tinatawag ipinamahagi mga sistema ng kontrol. ==> Isang "abstract" na halimbawa ng naturang paglalarawan:

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

System of equation (1.4.7) inilalarawan ang dynamics ng isang linearly distributed na automatic control system, i.e. ang kinokontrol na dami ay nakasalalay hindi lamang sa oras, kundi pati na rin sa isang spatial coordinate.
Kung ang control system ay isang “spatial” na bagay, kung gayon ==>

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

saan Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema depende sa oras at spatial na mga coordinate na tinutukoy ng radius vector Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

6) inilarawan ang mga self-propelled na baril mga system Mga ODE, o mga sistema ng equation ng pagkakaiba, o mga sistema ng mga partial differential equation ==> at iba pa...

Ang isang katulad na klasipikasyon ay maaaring imungkahi para sa nonlinear automatic control system (SAP)...

Para sa mga linear na sistema ang mga sumusunod na kinakailangan ay natutugunan:

  • linearity ng mga static na katangian ng ACS;
  • linearity ng dynamics equation, i.e. ang mga variable ay kasama sa dynamics equation lamang sa linear na kumbinasyon.

Ang static na katangian ay ang pag-asa ng output sa magnitude ng input influence sa steady state (kapag ang lahat ng lumilipas na proseso ay namatay na).

Para sa mga sistemang inilarawan sa pamamagitan ng linear ordinary differential equation na may pare-parehong coefficient, ang static na katangian ay nakuha mula sa dynamic na equation (1.4.1) sa pamamagitan ng pagtatakda ng lahat ng non-stationary terms sa zero ==>

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

Ang Figure 1.4.2 ay nagpapakita ng mga halimbawa ng linear at nonlinear na static na katangian ng mga sistema ng awtomatikong kontrol (regulasyon).

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.4.2 - Mga halimbawa ng static na linear at nonlinear na katangian

Ang nonlinearity ng mga terminong naglalaman ng time derivatives sa mga dynamic na equation ay maaaring lumabas kapag gumagamit ng nonlinear mathematical operations (*, /, Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema, Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema, kasalanan, ln, atbp.). Halimbawa, isinasaalang-alang ang dynamics equation ng ilang "abstract" na self-propelled na baril

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema

Tandaan na sa equation na ito, na may linear static na katangian Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema ang pangalawa at pangatlong termino (dynamic na termino) sa kaliwang bahagi ng equation ay nonlinear, samakatuwid ang ACS na inilarawan ng isang katulad na equation ay nonlinear sa pabago-bago plano.

1.4.2. Pag-uuri ayon sa likas na katangian ng mga ipinadalang signal

Batay sa likas na katangian ng mga ipinadalang signal, ang mga awtomatikong kontrol (o regulasyon) na mga sistema ay nahahati sa:

  • tuloy-tuloy na sistema (continuous systems);
  • relay system (relay action system);
  • mga discrete action system (pulse at digital).

Sistema tuloy-tuloy aksyon ay tinatawag na tulad ng isang ACS, sa bawat isa sa mga link na kung saan tuloy-tuloy pagbabago sa input signal sa paglipas ng panahon tumutugon sa tuloy-tuloy pagbabago sa output signal, habang ang batas ng pagbabago sa output signal ay maaaring arbitrary. Para sa self-propelled na baril na maging tuloy-tuloy, ito ay kinakailangan na ang mga static na katangian ng lahat tuloy-tuloy ang mga link.

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.4.3 - Halimbawa ng tuluy-tuloy na sistema

Sistema relay Ang aksyon ay tinatawag na awtomatikong sistema ng kontrol kung saan hindi bababa sa isang link, na may tuluy-tuloy na pagbabago sa halaga ng input, ang halaga ng output sa ilang sandali ng proseso ng kontrol ay nagbabago ng "tumalon" depende sa halaga ng input signal. Ang static na katangian ng naturang link ay may break points o bali na may pagkalagot.

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.4.4 - Mga halimbawa ng mga static na katangian ng relay

Sistema discrete Ang aksyon ay isang sistema kung saan hindi bababa sa isang link, na may patuloy na pagbabago sa dami ng input, ang dami ng output ay may uri ng mga indibidwal na impulses, na lumilitaw pagkatapos ng isang tiyak na tagal ng panahon.

Ang link na nagko-convert ng tuluy-tuloy na signal sa isang discrete signal ay tinatawag na pulse link. Ang isang katulad na uri ng mga ipinadalang signal ay nangyayari sa isang awtomatikong sistema ng kontrol na may isang computer o controller.

Ang pinakakaraniwang ipinapatupad na mga pamamaraan (algorithm) para sa pag-convert ng tuluy-tuloy na input signal sa pulsed output signal ay:

  • pulse amplitude modulation (PAM);
  • Pulse width modulation (PWM).

Sa Fig. Ang Figure 1.4.5 ay nagpapakita ng isang graphical na paglalarawan ng pulse amplitude modulation (PAM) algorithm. Sa tuktok ng Fig. ang pagdepende sa oras ay ipinakita x (t) - hudyat sa pasukan sa seksyon ng impulse. Output signal ng pulse block (link) y (t) – isang pagkakasunod-sunod ng mga hugis-parihaba na pulso na lumilitaw na may permanenteng quantization period Δt (tingnan ang ibabang bahagi ng figure). Ang tagal ng mga pulso ay pareho at katumbas ng Δ. Ang pulse amplitude sa output ng block ay proporsyonal sa katumbas na halaga ng tuloy-tuloy na signal x(t) sa input ng block na ito.

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.4.5 — Pagpapatupad ng pulse amplitude modulation

Ang pamamaraang ito ng pulse modulation ay napaka-pangkaraniwan sa mga electronic na kagamitan sa pagsukat ng control and protection systems (CPS) ng mga nuclear power plant (NPP) noong 70s...80s ng huling siglo.

Sa Fig. Ang Figure 1.4.6 ay nagpapakita ng isang graphical na paglalarawan ng pulse width modulation (PWM) algorithm. Sa tuktok ng Fig. Ipinapakita ng 1.14 ang pagdepende sa oras x (t) – signal sa input sa pulse link. Output signal ng pulse block (link) y (t) – isang sequence ng rectangular pulses na lumilitaw na may pare-parehong quantization period Δt (tingnan ang ibaba ng Fig. 1.14). Ang amplitude ng lahat ng mga pulso ay pareho. Ang tagal ng pulso Δt sa output ng block ay proporsyonal sa kaukulang halaga ng tuloy-tuloy na signal x (t) sa input ng pulse block.

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.4.6 — Pagpapatupad ng pulse width modulation

Ang pamamaraang ito ng modulasyon ng pulso ay kasalukuyang pinakakaraniwan sa mga elektronikong kagamitan sa pagsukat ng mga sistema ng kontrol at proteksyon (CPS) ng mga nuclear power plant (NPP) at ACS ng iba pang mga teknikal na sistema.

Sa pagtatapos ng subsection na ito, dapat tandaan na kung ang katangian ng oras ay patuloy sa iba pang mga link ng mga self-propelled na baril (SAP) makabuluhang higit pa Δt (sa pamamagitan ng mga order ng magnitude), pagkatapos ay ang sistema ng pulso ay maaaring ituring na isang tuloy-tuloy na awtomatikong sistema ng kontrol (kapag ginagamit parehong AIM at PWM).

1.4.3. Pag-uuri ayon sa likas na katangian ng kontrol

Batay sa likas na katangian ng mga proseso ng kontrol, ang mga awtomatikong control system ay nahahati sa mga sumusunod na uri:

  • deterministikong awtomatikong mga sistema ng kontrol, kung saan ang input signal ay maaaring hindi malabo na nauugnay sa output signal (at vice versa);
  • stochastic ACS (statistical, probabilistic), kung saan ang ACS ay "tumugon" sa isang ibinigay na input signal sapalaran (stochastic) output signal.

Ang output stochastic signal ay nailalarawan sa pamamagitan ng:

  • batas ng pamamahagi;
  • inaasahan sa matematika (average na halaga);
  • pagpapakalat (standard deviation).

Ang stochastic na katangian ng proseso ng kontrol ay karaniwang sinusunod sa mahalagang nonlinear ACS parehong mula sa punto ng view ng mga static na katangian, at mula sa punto ng view (kahit sa isang mas malawak na lawak) ng nonlinearity ng mga dynamic na termino sa dynamics equation.

Panimula sa teorya ng awtomatikong kontrol. Mga pangunahing konsepto ng teorya ng kontrol ng mga teknikal na sistema
kanin. 1.4.7 — Pamamahagi ng halaga ng output ng isang stochastic na awtomatikong control system

Bilang karagdagan sa mga pangunahing uri sa itaas ng pag-uuri ng mga sistema ng kontrol, mayroong iba pang mga pag-uuri. Halimbawa, ang pag-uuri ay maaaring isagawa ayon sa paraan ng kontrol at batay sa pakikipag-ugnayan sa panlabas na kapaligiran at ang kakayahang iakma ang ACS sa mga pagbabago sa mga parameter ng kapaligiran. Ang mga sistema ay nahahati sa dalawang malalaking klase:

1) Ordinaryong (hindi nagsasaayos sa sarili) na mga sistema ng kontrol na walang adaptasyon; Ang mga sistemang ito ay nabibilang sa kategorya ng mga simple na hindi nagbabago sa kanilang istraktura sa panahon ng proseso ng pamamahala. Sila ang pinaka-binuo at malawakang ginagamit. Ang mga ordinaryong control system ay nahahati sa tatlong subclass: open-loop, closed-loop at pinagsamang control system.

2) Self-adjusting (adaptive) control system. Sa mga system na ito, kapag ang mga panlabas na kundisyon o katangian ng kinokontrol na bagay ay nagbabago, ang isang awtomatikong (hindi paunang natukoy) na pagbabago sa mga parameter ng control device ay nangyayari dahil sa mga pagbabago sa control system coefficients, control system structure, o kahit na ang pagpapakilala ng mga bagong elemento. .

Isa pang halimbawa ng pag-uuri: ayon sa isang hierarchical na batayan (isang antas, dalawang antas, maraming antas).

Ang mga rehistradong user lamang ang maaaring lumahok sa survey. Mag-sign in, pakiusap

Ipagpatuloy ang paglalathala ng mga lektura sa UTS?

  • 88,7%Oo118

  • 7,5%No10

  • 3,8%hindi ko alam5

133 na user ang bumoto. 10 user ang umiwas.

Pinagmulan: www.habr.com

Magdagdag ng komento