Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

Men avtomatik boshqaruv nazariyasi bo'yicha ma'ruzalarning birinchi bobini nashr etyapman, undan keyin sizning hayotingiz hech qachon bir xil bo'lmaydi.

“Texnik tizimlarni boshqarish” kursi boʻyicha maʼruzalar MSTU “Energetika mashinasozlik” fakulteti “Atom reaktorlari va elektr stansiyalari” kafedrasida Oleg Stepanovich Kozlov tomonidan oʻqitiladi. N.E. Bauman. Buning uchun men undan juda minnatdorman.

Ushbu ma'ruzalar endigina kitob holida nashrga tayyorlanmoqda va TAU mutaxassislari, talabalari va shu mavzuga qiziquvchilar borligi uchun har qanday tanqid qabul qilinadi.

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

1. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

1.1. Maqsadlar, boshqaruv tamoyillari, boshqaruv tizimlarining turlari, asosiy ta’riflari, misollar

Sanoat ishlab chiqarishini (energetika, transport, mashinasozlik, kosmik texnika va boshqalar) rivojlantirish va takomillashtirish mashina va agregatlarning ish unumdorligini uzluksiz oshirishni, mahsulot sifatini yaxshilashni, tannarxni pasaytirishni va ayniqsa, atom energetikasida ishlab chiqarishni keskin oshirishni taqozo etadi. xavfsizlik (yadro, radiatsiya va boshqalar) .d.) atom elektr stansiyalari va atom inshootlarining ishlashi.

Belgilangan maqsadlarni amalga oshirish zamonaviy boshqaruv tizimlarini, shu jumladan avtomatlashtirilgan (inson operatori ishtirokida) va avtomatik (inson operatori ishtirokisiz) boshqaruv tizimlarini (CS) joriy qilmasdan mumkin emas.

Ta'rif: Menejment - belgilangan maqsadga erishishni ta'minlaydigan muayyan texnologik jarayonni tashkil etish.

Nazorat nazariyasi zamonaviy fan va texnika sohasi hisoblanadi. U fundamental (umumiy ilmiy) fanlarga (masalan, matematika, fizika, kimyo va boshqalar) va amaliy fanlarga (elektronika, mikroprotsessor texnologiyasi, dasturlash va boshqalar) asoslanadi (asoslanadi).

Har qanday boshqaruv jarayoni (avtomatik) quyidagi asosiy bosqichlardan (elementlardan) iborat:

  • nazorat vazifasi haqida ma'lumot olish;
  • boshqaruv natijalari to'g'risida ma'lumot olish;
  • olingan ma'lumotlarni tahlil qilish;
  • qarorni amalga oshirish (nazorat ob'ektiga ta'sir qilish).

Boshqaruv jarayonini amalga oshirish uchun boshqaruv tizimi (CS) quyidagilarga ega bo'lishi kerak:

  • boshqaruv vazifasi haqida ma'lumot manbalari;
  • nazorat natijalari haqida ma'lumot manbalari (turli xil sensorlar, o'lchash asboblari, detektorlar va boshqalar);
  • olingan ma'lumotlarni tahlil qilish va yechimlarni ishlab chiqish uchun qurilmalar;
  • Boshqarish ob'ektida ishlaydigan aktuatorlar, o'z ichiga oladi: regulyator, motorlar, kuchaytiruvchi-konvertatsiya qurilmalari va boshqalar.

Ta'rif: Agar boshqaruv tizimi (CS) yuqoridagi barcha qismlarni o'z ichiga olsa, u yopiladi.

Ta'rif: Tekshirish natijalari haqidagi ma'lumotlardan foydalangan holda texnik ob'ektni boshqarish teskari aloqa printsipi deb ataladi.

Sxematik ravishda bunday boshqaruv tizimini quyidagicha ko'rsatish mumkin:

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.1.1 - Boshqaruv tizimining tuzilishi (MS)

Agar boshqaruv tizimi (CS) blok-sxemaga ega bo'lsa, uning shakli shaklga mos keladi. 1.1.1 va inson (operator) ishtirokisiz funktsiyalar (ishlar), keyin chaqiriladi avtomatik boshqaruv tizimi (ACS).

Agar boshqaruv tizimi shaxs (operator) ishtirokida ishlayotgan bo'lsa, u chaqiriladi avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimi.

Agar Boshqaruv nazorat natijalaridan qat'i nazar, ob'ektning o'zgarishining berilgan qonunini vaqtida ta'minlasa, bunday nazorat ochiq tsiklda amalga oshiriladi va boshqaruvning o'zi deyiladi. dastur nazorati ostida.

Ochiq tsiklli tizimlarga sanoat mashinalari (konveyer liniyalari, aylanma liniyalar va boshqalar), kompyuterning raqamli boshqaruv (CNC) mashinalari kiradi: rasmdagi misolga qarang. 1.1.2.

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Shakl.1.1.2 - Dasturni boshqarishga misol

Asosiy qurilma, masalan, "nusxa ko'chirish mashinasi" bo'lishi mumkin.

Ushbu misolda ishlab chiqarilayotgan qismni kuzatuvchi sensorlar (o'lchovlar) mavjud emasligi sababli, masalan, to'sar noto'g'ri o'rnatilgan yoki singan bo'lsa, belgilangan maqsadga (qismni ishlab chiqarish) erishib bo'lmaydi (real). Odatda, ushbu turdagi tizimlarda chiqish nazorati talab qilinadi, bu faqat qismning o'lchamlari va shaklining istalganidan og'ishini qayd etadi.

Avtomatik boshqaruv tizimlari 3 turga bo'linadi:

  • avtomatik boshqaruv tizimlari (ACS);
  • avtomatik boshqaruv tizimlari (ACS);
  • kuzatuv tizimlari (SS).

SAR va SS SPG ning quyi to'plamlaridir ==> Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari.

Ta'rif: Boshqarish ob'ektidagi har qanday fizik miqdorning (miqdorlar guruhi) doimiyligini ta'minlaydigan avtomatik boshqaruv tizimi avtomatik boshqaruv tizimi (ACS) deb ataladi.

Avtomatik boshqaruv tizimlari (ACS) avtomatik boshqaruv tizimlarining eng keng tarqalgan turi hisoblanadi.

Dunyodagi birinchi avtomatik regulyator (18-asr) Vatt regulyatoridir. Ushbu sxema (1.1.3-rasmga qarang) Angliyada Vatt tomonidan bug 'dvigatelining g'ildiragining doimiy aylanish tezligini ta'minlash va shunga mos ravishda uzatish kasnagi (tasma) ning doimiy aylanish tezligini (harakatini) saqlab turish uchun amalga oshirildi. ).

Ushbu sxemada sezgir elementlar (o'lchash datchiklari) - "og'irliklar" (sferalar). "Og'irliklar" (sharalar) shuningdek, qo'zg'aluvchan qo'lni va keyin valfni harakatga "majbur qiladi". Shuning uchun bu tizimni to'g'ridan-to'g'ri boshqarish tizimi deb tasniflash mumkin va regulyatorni tasniflash mumkin to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qiluvchi regulyator, chunki u bir vaqtning o'zida "metr" va "regulyator" funktsiyalarini bajaradi.

To'g'ridan-to'g'ri ishlaydigan regulyatorlarda qo'shimcha manba regulyatorni harakatlantirish uchun energiya talab qilinmaydi.

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.1.3 - Vattli avtomatik regulyator sxemasi

Bilvosita boshqaruv tizimlari kuchaytirgichning (masalan, quvvat) mavjudligini (mavjudligini), masalan, elektr motorini, servomotorni, gidravlik haydovchini va boshqalarni o'z ichiga olgan qo'shimcha aktuatorni talab qiladi.

Avtomatik boshqaruv tizimining (avtomatik boshqaruv tizimi) misoli, ushbu ta'rifning to'liq ma'nosida, raketaning orbitaga chiqarilishini ta'minlaydigan boshqaruv tizimidir, bu erda boshqariladigan o'zgaruvchi, masalan, raketa orasidagi burchak bo'lishi mumkin. o'qi va Yerning normali ==> rasmga qarang. 1.1.4.a va shakl. 1.1.4.b

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.1.4(a)
Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.1.4 (b)

1.2. Boshqarish tizimlarining tuzilishi: oddiy va ko'p o'lchovli tizimlar

Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasida har qanday tizim odatda tarmoq tuzilmalariga ulangan bog'lanishlar to'plamiga bo'linadi. Eng oddiy holatda, tizim bitta havolani o'z ichiga oladi, uning kiritilishi kirish harakati (kirish) bilan ta'minlanadi va tizimning javobi (chiqish) kirishda olinadi.

Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasida boshqaruv tizimlarining aloqalarini ifodalashning ikkita asosiy usuli qo'llaniladi:

— “kirish-chiqish” o‘zgaruvchilarida;

— holat oʻzgaruvchilarida (batafsil maʼlumot uchun 6...7 boʻlimga qarang).

Kirish-chiqish o'zgaruvchilarida tasvirlash odatda bitta "kirish" (bitta boshqaruv harakati) va bitta "chiqish" (bitta boshqariladigan o'zgaruvchi, 1.2.1-rasmga qarang) bo'lgan nisbatan oddiy tizimlarni tavsiflash uchun ishlatiladi.

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.2.1 - Oddiy boshqaruv tizimining sxematik ko'rinishi

Odatda, bu tavsif texnik jihatdan oddiy avtomatik boshqaruv tizimlari (avtomatik boshqaruv tizimlari) uchun ishlatiladi.

So'nggi paytlarda davlat o'zgaruvchilarida vakillik, ayniqsa texnik jihatdan murakkab tizimlar, jumladan, ko'p o'lchovli avtomatik boshqaruv tizimlari uchun keng tarqaldi. Shaklda. 1.2.2 ko'p o'lchovli avtomatik boshqaruv tizimining sxematik tasvirini ko'rsatadi, bu erda u1(t)…um(t) - nazorat harakatlari (boshqaruv vektori), y1(t)…yp(t) — ACS ning sozlanishi parametrlari (chiqish vektori).

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.2.2 - Ko'p o'lchovli boshqaruv tizimining sxematik tasviri

Keling, "kirish-chiqish" o'zgaruvchilarida ifodalangan va bitta kirish (kirish yoki asosiy yoki boshqaruv harakati) va bitta chiqish (chiqish harakati yoki boshqariladigan (yoki sozlanishi) o'zgaruvchisi) bo'lgan ACS tuzilishini batafsil ko'rib chiqaylik.

Faraz qilaylik, bunday ACS ning blok diagrammasi ma'lum miqdordagi elementlardan (bog'lanishlardan) iborat. Bog'lanishlarni funktsional printsipga ko'ra (bog'lanishlar nima qiladi) guruhlash orqali ACS ning strukturaviy diagrammasi quyidagi tipik shaklga keltirilishi mumkin:

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.2.3 — Avtomatik boshqaruv tizimining blok diagrammasi

Belgi e(t) yoki o'zgaruvchan e(t) oddiy qiyosiy arifmetik operatsiyalar (ko'pincha ayirish, kamroq qo'shish) va murakkabroq qiyosiy operatsiyalar (protseduralar) rejimida "ishlashi" mumkin bo'lgan taqqoslash moslamasining chiqishidagi nomuvofiqlikni (xato) ko'rsatadi.

chunki y1(t) = y(t)*k1qayerda k1 daromad, keyin ==>
e(t) = x(t) - y1(t) = x(t) - k1*y(t)

Boshqarish tizimining vazifasi (agar u barqaror bo'lsa) nomuvofiqlikni (xatoni) bartaraf etish uchun "ishlash" dir. e(t), ya'ni. ==> e(t) → 0.

Shuni ta'kidlash kerakki, boshqaruv tizimiga ham tashqi ta'sirlar (nazorat qiluvchi, bezovta qiluvchi, aralashish) va ichki aralashuvlar ta'sir qiladi. Interferentsiya ta'sirdan mavjudligining stokastikligi (tasodifiyligi) bilan farqlanadi, ta'sir esa deyarli har doim deterministikdir.

Boshqaruvni (sozlash harakati) belgilash uchun biz ikkalasidan ham foydalanamiz x(t), yoki u(t).

1.3. Boshqarishning asosiy qonunlari

Agar oxirgi raqamga qaytsak (1.2.3-rasmdagi ACS ning blok diagrammasi), unda kuchaytiruvchi-konvertatsiya qiluvchi qurilma o'ynagan rolni (u qanday funktsiyalarni bajaradi) "deshifrlash" kerak.

Agar kuchaytiruvchi konvertatsiya moslamasi (ACD) faqat e(t) mos kelmasligi signalini kuchaytirsa (yoki susaytirsa), xususan: Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalariqayerda Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari- mutanosiblik koeffitsienti (muayyan holatda Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari = Const), keyin yopiq konturli avtomatik boshqaruv tizimining bunday boshqaruv rejimi rejim deb ataladi proportsional nazorat (P-nazorat).

Agar boshqaruv bloki xato e(t) va e(t) ning integraliga mutanosib e1(t) chiqish signalini hosil qilsa, ya’ni. Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari, keyin bu boshqaruv rejimi chaqiriladi mutanosib ravishda integratsiyalashgan (PI nazorati). ==> Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalariqayerda b - mutanosiblik koeffitsienti (muayyan holatda b = Const).

Odatda, PI nazorati nazorat (tartibga solish) aniqligini yaxshilash uchun ishlatiladi.

Agar boshqaruv bloki xato e(t) va uning hosilasiga mutanosib e1(t) chiqish signalini hosil qilsa, bu rejim deyiladi. proportsional ravishda farqlanadi (PD nazorati): ==> Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

Odatda, PD boshqaruvidan foydalanish ACS ish faoliyatini oshiradi

Agar boshqaruv bloki xato e(t), uning hosilasi va xatoning integraliga proportsional e1(t) chiqish signalini hosil qilsa ==> Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari, keyin bu rejim chaqiriladi, keyin bu boshqaruv rejimi chaqiriladi proportsional-integral-differensial boshqaruv rejimi (PID nazorati).

PID nazorati ko'pincha "yaxshi" tezlik bilan "yaxshi" boshqaruv aniqligini ta'minlashga imkon beradi

1.4. Avtomatik boshqaruv tizimlarining tasnifi

1.4.1. Matematik tavsif turlari bo'yicha tasniflash

Matematik tavsif turiga (dinamika va statika tenglamalari) qarab, avtomatik boshqaruv tizimlari (ACS) ga bo'linadi. chiziqli и chiziqli bo'lmagan tizimlar (o'ziyurar qurollar yoki SAR).

Har bir "kichik sinf" (chiziqli va chiziqli bo'lmagan) bir qator "kichik sinflarga" bo'linadi. Misol uchun, chiziqli o'ziyurar qurollar (SAP) matematik tavsif turidagi farqlarga ega.
Ushbu semestrda faqat chiziqli avtomatik boshqaruv (tartibga solish) tizimlarining dinamik xususiyatlari ko'rib chiqilishi sababli, biz quyida chiziqli avtomatik boshqaruv tizimlari (ACS) uchun matematik tavsif turiga ko'ra tasnifni taqdim etamiz:

1) Oddiy differentsial tenglamalar (ODE) bilan kirish-chiqish o'zgaruvchilarida tavsiflangan chiziqli avtomatik boshqaruv tizimlari doimiy koeffitsientlar:

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

qayerda x(t) - kirish ta'siri; y(t) - chiqish ta'siri (sozlanishi mumkin bo'lgan qiymat).

Agar chiziqli ODE yozish uchun operator ("ixcham") shaklidan foydalansak, (1.4.1) tenglamani quyidagi ko'rinishda ko'rsatish mumkin:

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

qayerda, p = d/dt — farqlash operatori; L(p), N(p) mos keladigan chiziqli differentsial operatorlar bo'lib, ular quyidagilarga teng:

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

2) chiziqli oddiy differensial tenglamalar (ODE) bilan tavsiflangan chiziqli avtomatik boshqaruv tizimlari o'zgaruvchilar (vaqt bo'yicha) koeffitsientlar:

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

Umuman olganda, bunday tizimlarni chiziqli bo'lmagan avtomatik boshqaruv tizimlari (NSA) deb tasniflash mumkin.

3) Lineer farq tenglamalari bilan tavsiflangan chiziqli avtomatik boshqaruv tizimlari:

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

qayerda f(...) – argumentlarning chiziqli funksiyasi; k = 1, 2, 3… - butun sonlar; Dt – kvantlash oralig‘i (namuna olish oralig‘i).

(1.4.4) tenglama “ixcham” yozuvda ifodalanishi mumkin:

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

Odatda, chiziqli avtomatik boshqaruv tizimlarining (ACS) bu tavsifi raqamli boshqaruv tizimlarida (kompyuter yordamida) qo'llaniladi.

4) Kechiktirilgan chiziqli avtomatik boshqaruv tizimlari:

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

qayerda L(p), N(p) — chiziqli differentsial operatorlar; τ — kechikish vaqti yoki doimiy kechikish.

Agar operatorlar L(p) и N(p) degeneratsiya (L(p) = 1; N(p) = 1), u holda (1.4.6) tenglama ideal kechikish aloqasi dinamikasining matematik tavsifiga mos keladi:

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

va uning xususiyatlarining grafik tasviri rasmda ko'rsatilgan. 1.4.1

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.4.1 - Ideal kechikish havolasini kiritish va chiqarish grafiklari

5) chiziqli differensial tenglamalar bilan tavsiflangan chiziqli avtomatik boshqaruv tizimlari qisman hosilalari. Bunday o'ziyurar qurollar ko'pincha chaqiriladi tarqatilgan nazorat qilish tizimlari. ==> Bunday tavsifning "mavhum" misoli:

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

Tenglamalar tizimi (1.4.7) chiziqli taqsimlangan avtomatik boshqaruv tizimining dinamikasini tavsiflaydi, ya'ni. nazorat qilinadigan miqdor nafaqat vaqtga, balki bitta fazoviy koordinataga ham bog'liq.
Agar boshqaruv tizimi "fazoviy" ob'ekt bo'lsa, u holda ==>

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

qayerda Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari radius vektori tomonidan aniqlangan vaqt va fazoviy koordinatalarga bog'liq Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

6) O'ziyurar qurollar tasvirlangan tizimlar ODElar yoki farqli tenglamalar tizimlari yoki qisman differentsial tenglamalar tizimlari ==> va hokazo ...

Xuddi shunday tasnifni chiziqli bo'lmagan avtomatik boshqaruv tizimlari (SAP) uchun taklif qilish mumkin ...

Chiziqli tizimlar uchun quyidagi talablar bajariladi:

  • ACS ning statik xarakteristikasining chiziqliligi;
  • dinamika tenglamasining lineerligi, ya'ni. o'zgaruvchilar dinamik tenglamaga kiritilgan faqat chiziqli kombinatsiyada.

Statik xarakteristika - bu turg'un holatdagi (barcha o'tkinchi jarayonlar tugaganda) chiqishning kirish ta'sirining kattaligiga bog'liqligi.

Doimiy koeffitsientli chiziqli oddiy differensial tenglamalar bilan tasvirlangan tizimlar uchun statik xarakteristika dinamik tenglamadan (1.4.1) barcha statsionar bo'lmagan hadlarni nolga tenglashtirib olinadi ==>

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

1.4.2-rasmda avtomatik boshqaruv (tartibga solish) tizimlarining chiziqli va chiziqli bo'lmagan statik xarakteristikalari misollari ko'rsatilgan.

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.4.2 - Statik chiziqli va chiziqli bo'lmagan xarakteristikaga misollar

Dinamik tenglamalarda vaqt hosilalarini o'z ichiga olgan atamalarning chiziqli bo'lmaganligi chiziqli bo'lmagan matematik operatsiyalardan foydalanganda paydo bo'lishi mumkin (*, /, Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari, Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari, sin, ln va boshqalar). Masalan, ba'zi "mavhum" o'ziyurar qurolning dinamik tenglamasini hisobga olgan holda

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari

E'tibor bering, ushbu tenglamada chiziqli statik xarakteristikaga ega Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari tenglamaning chap tomonidagi ikkinchi va uchinchi hadlar (dinamik a'zolar). chiziqli bo'lmagan, shuning uchun shunga o'xshash tenglama bilan tasvirlangan ACS chiziqli bo'lmagan dinamik reja.

1.4.2. Uzatilgan signallarning tabiatiga ko'ra tasnifi

Uzatiladigan signallarning tabiatiga ko'ra avtomatik boshqaruv (yoki tartibga solish) tizimlari quyidagilarga bo'linadi:

  • uzluksiz tizimlar (uzluksiz tizimlar);
  • o'rni tizimlari (rele harakat tizimlari);
  • diskret harakat tizimlari (impuls va raqamli).

Tizim davomiy Harakat har bir bo'g'inda bunday ACS deb ataladi davomiy vaqt o'tishi bilan kirish signalining o'zgarishi uzluksizligiga mos keladi chiqish signalining o'zgarishi, chiqish signalining o'zgarish qonuni esa o'zboshimchalik bilan bo'lishi mumkin. O'ziyurar qurol uzluksiz bo'lishi uchun barcha statik xususiyatlarga ega bo'lishi kerak aloqalar uzluksiz edi.

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.4.3 - Uzluksiz tizimga misol

Tizim rele harakat avtomatik boshqaruv tizimi deb ataladi, unda hech bo'lmaganda bitta havolada kirish qiymatining doimiy o'zgarishi bilan boshqaruv jarayonining ba'zi daqiqalarida chiqish qiymati kirish signalining qiymatiga qarab "sakrash" ni o'zgartiradi. Bunday bog'lanishning statik xarakteristikasi mavjud tanaffus nuqtalari yoki yorilish bilan sinish.

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.4.4 - O'rni statik xarakteristikalari misollari

Tizim diskret harakat - kirish miqdorining doimiy o'zgarishi bilan kamida bitta bo'g'inda chiqish miqdori mavjud bo'lgan tizimdir. individual impulslar turi, ma'lum vaqtdan keyin paydo bo'ladi.

Uzluksiz signalni diskret signalga aylantiruvchi zveno impulsli aloqa deyiladi. Xuddi shunday turdagi uzatiladigan signallar kompyuter yoki boshqaruvchi bilan avtomatik boshqaruv tizimida sodir bo'ladi.

Uzluksiz kirish signalini impulsli chiqish signaliga aylantirishning eng keng tarqalgan usullari (algoritmlari) quyidagilardir:

  • impuls amplitudasining modulyatsiyasi (PAM);
  • Impuls kengligi modulyatsiyasi (PWM).

Shaklda. 1.4.5-rasmda impuls amplitudasi modulyatsiyasi (PAM) algoritmining grafik tasviri keltirilgan. Shaklning yuqori qismida. vaqtga bog'liqligi ko'rsatilgan x(t) - signal kiraverishda impuls bo'limiga. Impuls blokining chiqish signali (bog'lanish) y(t) – bilan paydo bo'ladigan to'rtburchak pulslar ketma-ketligi doimiy kvantlash davri Dt (rasmning pastki qismiga qarang). Impulslarning davomiyligi bir xil va D ga teng. Blokning chiqishidagi impuls amplitudasi ushbu blokning kirishidagi x(t) uzluksiz signalning mos keladigan qiymatiga proportsionaldir.

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.4.5 - Impuls amplitudasining modulyatsiyasini amalga oshirish

Impuls modulyatsiyasining bu usuli o'tgan asrning 70-...80-yillarida atom elektr stansiyalarining (AES) boshqaruv va himoya qilish tizimlarining (CPS) elektron o'lchash uskunalarida juda keng tarqalgan.

Shaklda. 1.4.6-rasmda impuls kengligi modulyatsiyasi (PWM) algoritmining grafik tasviri ko'rsatilgan. Shaklning yuqori qismida. 1.14 vaqtga bog'liqlikni ko'rsatadi x(t) – impuls aloqasiga kirishdagi signal. Impuls blokining chiqish signali (bog'lanish) y(t) - doimiy kvantlash davri bilan paydo bo'ladigan to'rtburchaklar impulslar ketma-ketligi Dt (1.14-rasmning pastki qismiga qarang). Barcha impulslarning amplitudasi bir xil. Pulsning davomiyligi Dt blokning chiqishida uzluksiz signalning mos keladigan qiymatiga proportsionaldir x(t) impuls blokining kirish qismida.

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.4.6 - Impuls kengligi modulyatsiyasini amalga oshirish

Impuls modulyatsiyasining ushbu usuli hozirgi vaqtda atom elektr stantsiyalarining (AES) boshqaruv va himoya tizimlarining (CPS) elektron o'lchash uskunalarida va boshqa texnik tizimlarning ACSlarida eng keng tarqalgan.

Ushbu kichik bo'limni yakunlar ekan, shuni ta'kidlash kerakki, agar o'ziyurar qurolning (SAP) boshqa bo'g'inlarida xarakterli vaqt doimiy bo'lsa. sezilarli darajada ko'proq Dt (kattalik buyurtmalari bo'yicha), keyin impuls tizimi uzluksiz avtomatik boshqaruv tizimi deb hisoblash mumkin (foydalanilganda ham AIM, ham PWM).

1.4.3. Nazoratning tabiati bo'yicha tasnifi

Boshqarish jarayonlarining tabiatiga ko'ra avtomatik boshqaruv tizimlari quyidagi turlarga bo'linadi:

  • deterministik avtomatik boshqaruv tizimlari, bunda kirish signali chiqish signali bilan aniq bog'lanishi mumkin (va aksincha);
  • stokastik ACS (statistik, ehtimollik), bunda ACS berilgan kirish signaliga "javob beradi" tasodifiy (stokastik) chiqish signali.

Chiqish stokastik signali quyidagilar bilan tavsiflanadi:

  • taqsimot qonuni;
  • matematik kutish (o'rtacha qiymat);
  • dispersiya (standart og'ish).

Boshqarish jarayonining stokastik tabiati odatda kuzatiladi asosan chiziqli bo'lmagan ACS statik xarakteristikalar nuqtai nazaridan ham, dinamika tenglamalarida dinamik atamalarning chiziqli bo'lmaganligi nuqtai nazaridan ham (hatto ko'proq darajada).

Avtomatik boshqaruv nazariyasiga kirish. Texnik tizimlarni boshqarish nazariyasining asosiy tushunchalari
Guruch. 1.4.7 - Stokastik avtomatik boshqaruv tizimining chiqish qiymatini taqsimlash

Boshqarish tizimlarini tasniflashning yuqoridagi asosiy turlaridan tashqari, boshqa tasniflar ham mavjud. Masalan, tasniflash nazorat qilish usuli bo'yicha amalga oshirilishi mumkin va tashqi muhit bilan o'zaro ta'sirga va ACSni atrof-muhit parametrlarining o'zgarishiga moslashtirish qobiliyatiga asoslangan bo'lishi mumkin. Tizimlar ikkita katta sinfga bo'lingan:

1) Oddiy (o'zini-o'zi sozlanmaydigan) moslashuvsiz boshqaruv tizimlari; Bu tizimlar boshqaruv jarayonida o'z tuzilishini o'zgartirmaydigan oddiylar toifasiga kiradi. Ular eng rivojlangan va keng qo'llaniladi. Oddiy boshqaruv tizimlari uchta kichik sinfga bo'linadi: ochiq tsiklli, yopiq konturli va kombinatsiyalangan boshqaruv tizimlari.

2) O'z-o'zini sozlash (moslashuvchan) boshqaruv tizimlari. Ushbu tizimlarda boshqariladigan ob'ektning tashqi sharoitlari yoki xarakteristikalari o'zgarganda, boshqaruv tizimining koeffitsientlari, boshqaruv tizimining tuzilishi o'zgarishi yoki hatto yangi elementlarning kiritilishi tufayli boshqaruv moslamasi parametrlarining avtomatik (oldindan belgilanmagan) o'zgarishi sodir bo'ladi. .

Tasniflashning yana bir misoli: ierarxik asosga ko'ra (bir darajali, ikki darajali, ko'p darajali).

So'rovda faqat ro'yxatdan o'tgan foydalanuvchilar ishtirok etishlari mumkin. tizimga kirishiltimos.

UTS bo'yicha ma'ruzalarni nashr etishda davom etasizmi?

  • 88,7%Ha 118

  • 7,5%№10

  • 3,8%Bilmayman 5

133 foydalanuvchi ovoz berdi. 10 nafar foydalanuvchi betaraf qoldi.

Manba: www.habr.com

a Izoh qo'shish