Ohjausjärjestelmä

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22. syyskuuta 2017 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 36 muokkausta .

Ohjausjärjestelmä  - systematisoitu (tiukasti määritelty) työkalujoukko ohjatun kohteen ( ohjausobjektin ) hallintaan: kyky kerätä todisteita sen tilasta sekä keinoja vaikuttaa sen käyttäytymiseen, jotka on suunniteltu tiettyjen tavoitteiden saavuttamiseksi. Ohjausjärjestelmän kohteena voi olla sekä teknisiä esineitä että ihmisiä. Ohjausjärjestelmäobjekti voi koostua muista objekteista, joilla voi olla pysyvä suhderakenne.

Tekninen ohjausrakenne  on laite tai laitesarja, jolla manipuloidaan muiden laitteiden tai järjestelmien käyttäytymistä.

Ohjausobjekti voi olla mikä tahansa dynaaminen järjestelmä tai sen malli . Objektin tilalle on tunnusomaista eräät kvantitatiiviset arvot, jotka muuttuvat ajan myötä, eli tilamuuttujat . Luonnollisissa prosesseissa tällaisia ​​muuttujia voivat olla lämpötila , tietyn aineen tiheys kehossa , arvopapereiden vaihtokurssi jne. Teknisissä kohteissa nämä ovat mekaanisia liikkeitä (kulma- tai lineaarisia) ja niiden nopeutta, sähköisiä muuttujia, lämpötiloja, jne. Ohjausjärjestelmien analyysi  ja synteesi suoritetaan matematiikan säätöteorian erityisosan menetelmillä .

Ohjausrakenteet on jaettu kahteen suureen luokkaan:

Automaattisten ohjausjärjestelmien tyypit

Automaattinen ohjausjärjestelmä koostuu pääsääntöisesti kahdesta pääelementistä - ohjausobjektista ja ohjauslaitteesta.

Tekijä Goal Management

Ohjausobjekti on objektin  tilan muutos tietyn ohjauslain mukaisesti. Tällainen muutos tapahtuu ulkoisten tekijöiden seurauksena, esimerkiksi ohjauksen tai häiritsevän vaikutuksen seurauksena.

Automaattiset ohjausjärjestelmät
  • Automaattiset stabilointijärjestelmät . Lähtöarvo pidetään vakiona (asetusarvo on vakio ). Poikkeamia esiintyy häiriöistä ja päälle kytkettäessä.
  • Ohjelman säätelyjärjestelmät . Asetettu arvo muuttuu ennalta määrätyn ohjelmalain mukaan. Automaattisissa ohjausjärjestelmissä havaittujen virheiden lisäksi on myös ohjaimen hitausvirheitä . Ohjelmistosäätö on melko monimutkainen prosessi, joka vaatii tuntemista ohjattavan kohteen [1] tekniikasta ja dynaamisista ominaisuuksista , jotka toimivat suoraan henkilön ohjauksessa.
  • seurantajärjestelmät . Syöttövaikutusta ei tunneta. Se määritetään vain järjestelmän toiminnan aikana. Virheet riippuvat erittäin voimakkaasti funktion f(t) muodosta.
Äärimmäiset säätöjärjestelmät

He pystyvät ylläpitämään jonkin tietyn kohteen toiminnan laatua kuvaavan kriteerin (esimerkiksi minimi- tai maksimiarvon) ääriarvon . Laatukriteeri, jota yleensä kutsutaan tavoitefunktioksi , ääriarvoindikaattoriksi tai ääriominaisuudeksi , voi olla joko suoraan mitattu fyysinen suure (esimerkiksi lämpötila , virta , jännite , kosteus , paine ) tai tehokkuus , suorituskyky jne.

Varaa:

  • Järjestelmät, joissa on äärimmäisen reletoiminnan ohjain. Universaalin extremaaliohjaimen tulee olla erittäin skaalautuva laite, joka pystyy suorittamaan suuren määrän laskelmia eri menetelmien mukaisesti.
    • Signum-säädintä käytetään analogisena laatuanalysaattorina, joka luonnehtii yksiselitteisesti vain yhtä järjestelmien säädettävää parametria. Se koostuu kahdesta sarjaan kytketystä laitteesta: Signum-rele ( D-flip-flop ) ja executive engine ( integraattori ).
    • Äärimmäiset järjestelmät inertiattomilla esineillä
    • Äärimmäiset järjestelmät, joissa on inertiaobjekti
    • Extremaaliset järjestelmät kelluvilla ominaisuuksilla. Sitä käytetään, kun ääripää muuttuu arvaamattomalla tai vaikeasti tunnistettavissa olevalla tavalla.
  • Järjestelmät, joissa on synkroninen ilmaisin (jatkuvan toiminnan äärimmäiset järjestelmät). Suorassa kanavassa on erottava linkki , joka ei läpäise vakiokomponenttia. Jostain syystä tätä linkkiä ei voi poistaa tai ohittaa tai se ei ole käytettävissä. Järjestelmän toimivuuden varmistamiseksi käytetään lähtökanavan ohjausvaikutuksen modulointia ja signaalin koodausta, ja erotuslinkin jälkeen asennetaan synkroninen vaihetunnistin .
Mukautuvat automaattiset ohjausjärjestelmät

Niiden avulla varmistetaan prosessin haluttu laatu monilla ohjausobjektien ominaisuuksien muutoksilla ja häiriöillä.

Kaksi adaptaation organisointimenetelmää tulisi erottaa: hakusovitus ja mukauttaminen objektiindikaatiolla, eli sen matemaattisen mallin kokeellisella arvioinnilla.

Ohjauslaitteen tietotyypin mukaan

Suljetut itseliikkuvat aseet

Suljetuissa automaattisissa ohjausjärjestelmissä ohjaustoiminta muodostuu suoraan ohjatusta arvosta riippuen. Järjestelmän lähdön yhteyttä sen tuloon kutsutaan takaisinkytkennäksi . Takaisinkytkentäsignaali vähennetään komentotulosta. Tällaista palautetta kutsutaan negatiiviseksi . Voisiko asia olla toisinpäin? Osoittautuu kyllä. Tässä tapauksessa palautetta kutsutaan positiiviseksi, se lisää epäsuhta, eli sillä on taipumus "ravistella" järjestelmää. Käytännössä positiivista takaisinkytkentää käytetään esimerkiksi generaattoreissa vaimentamattomien sähköisten värähtelyjen ylläpitämiseen.

Avaa ACS

Avoimen ohjauksen periaatteen ydin on tiukasti määritellyssä ohjausohjelmassa. Toisin sanoen ohjaus suoritetaan "sokeasti", ilman tuloksen seurantaa, perustuen vain ACS:ään upotetun ohjatun kohteen malliin. Esimerkkejä tällaisista järjestelmistä: ajastin , liikennevalojen ohjausyksikkö, automaattinen nurmikon kastelujärjestelmä, automaattinen pesukone jne.

Siellä puolestaan ​​on:

  • Avoin silmukka asettamalla toiminto
  • Häiriintynyt auki

Itseliikkuvien aseiden ominaisuudet

Muuttujien kuvauksesta riippuen järjestelmät jaetaan lineaarisiin ja epälineaarisiin . Lineaariset järjestelmät sisältävät järjestelmiä, jotka koostuvat kuvauselementeistä, jotka on annettu lineaarisilla algebrallisilla tai differentiaaliyhtälöillä .

Jos kaikki järjestelmän liikeyhtälön parametrit eivät muutu ajassa, niin tällaista järjestelmää kutsutaan stationääriseksi . Jos ainakin yksi järjestelmän liikeyhtälön parametri muuttuu ajassa , niin järjestelmää kutsutaan ei-stationaariseksi tai muuttuvilla parametreilla .

Determinististen järjestelmien luokkaan kuuluvat järjestelmät, joissa ulkoiset (asetus)vaikutukset määritellään ja kuvataan jatkuvilla tai diskreeteillä ajassa funktioilla .

Järjestelmät, joissa tapahtuu satunnaisia ​​signaali- tai parametrivaikutuksia ja joita kuvataan stokastisilla differentiaali- tai differentiaaliyhtälöillä, kuuluvat stokastisten järjestelmien luokkaan.

Jos järjestelmässä on ainakin yksi elementti, jonka kuvauksen antaa osittaisdifferentiaaliyhtälö , niin järjestelmä kuuluu hajamuuttujien järjestelmien luokkaan .

Hybridijärjestelmiksi kutsutaan järjestelmiä, joissa kulloinkin syntyvä jatkuva dynamiikka on välissä ulkopuolelta lähetettävien diskreettien käskyjen välissä .

Esimerkkejä automaattisista ohjausjärjestelmistä

Valvottavien kohteiden luonteesta riippuen voidaan erottaa biologiset, ekologiset, taloudelliset ja tekniset valvontajärjestelmät. Esimerkkejä teknisestä hallinnasta ovat:

Ohjausjärjestelmän säätämisen käsite

Ohjausjärjestelmän säätö ymmärretään luettelona laskennallisista ja kokeellisista töistä, joiden tarkoituksena on löytää säätimen säätöparametrit, jotka tarjoavat määritellyn laadun säätelyn, organisoinnin ja täyden mittakaavan testien suorittamisen toimintatuotannossa tai laskennallisissa kokeissa varmistaakseen. valittujen parametrien optimaalisuus. Todiste optimaalisuudesta tulee olla ohjaimen toiminnan tulos useille viritysparametrien arvoille, joista optimaalisia on. Viritysparametrit ovat niiden numeeriset arvot tietylle säätimelle, rajoitukset niiden vaihtelualueille haun aikana sekä laatukriteerit.

Ohjausjärjestelmän virityksen käsite on melko laaja - kaikki riippuu virityksen tavoitteesta ja ehdoista. Ohjausjärjestelmiä asetettaessa, erityisesti lämpövoimateollisuudessa, on otettava huomioon suoritetun työn sisäinen epäjohdonmukaisuus.

Säätimen virityksen onnistuminen riippuu säätelykohdetta koskevien tietojen täydellisyydestä. Samanaikaisesti täydellisin ja luotettavin tieto voidaan saada järjestelmän toiminnan aikana. Käytännön viritys on siksi aina aloitettava tiedon puutteesta ja varauduttava kaikenlaisiin yllätyksiin.

Kestävyyden varmistaminen on kuitenkin joka tapauksessa pakollinen vaatimus.

Virityksen tuloksille voidaan asettaa seuraavat vaatimukset, jotka voidaan luokitella riittäviksi:

  1. ohjausjärjestelmän toimivuuden varmistaminen (kyky kytkeä säädin päälle);
  2. säätimen toiminnan varmistaminen tietyllä vakausmarginaalilla (vakaan toiminnan takuu);
  3. tarjoaa optimaaliset parametrit, jotka takaavat valitun laatukriteerin vähimmäistason.

Yllä oleva luettelo riittävistä vaatimuksista on luettelo käyttöönoton vaiheista, jotka on suoritettava, jotta ohjausjärjestelmän paras laatu saavutetaan. Vaiheet voidaan suorittaa välittömästi tuotannon alussa tai ajallisesti erillään. [2]

Vaatimukset automaattisille ohjausjärjestelmille

Automaattisen ohjausjärjestelmän päätarkoitus on tarjota tietty vastaavuus tulo- ja lähtökoordinaattien välillä. Seurantajärjestelmän tapauksessa tulokoordinaatin on oltava sama kuin tulos milloin tahansa. Koska automaattinen järjestelmä toimii tulo- ja lähtökoordinaattien vertailun perusteella, tällainen tasa-arvo on pohjimmiltaan mahdoton toteuttaa ja voidaan puhua vain melko pienestä erosta tulo- ja lähtökoordinaattien välillä. [3]

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ A. V. Andryushin, V. R. Sabanin, N. I. Smirnov. Hallinta ja innovaatio lämpövoimatekniikassa. - M: MPEI, 2011. - S. 15. - 392 s. - ISBN 978-5-38300539-2 .
  2. ↑ Stephanie E.P. Lämpö- ja sähköprosessien säätimien asetusten laskemisen perusteet /E. P. Stephanie. M., 1982. - 325 s.
  3. ↑ E. A. Fedosov, A. A. Krasovsky, E. P. Popov ja muut . Tietosanakirja. Automaattinen ohjaus. Teoria. - M. , 2000. - S. 20. - 688 s. — ISBN 5-217-02817-3 .

Kirjallisuus

  • Yashkin II Automaattisen ohjauksen teorian kurssi. M., Nauka, 1986
  • Polyak B. T., Shcherbakov P. S. Vankka vakaus ja hallinta. M., Nauka, 2002
  • Besekersky V. A., Popov E. P. Automaattisten ohjausjärjestelmien teoria. M., Science, 1966
  • Tsypkin Ya. Z. Automaattisten järjestelmien teorian perusteet. M., Nauka, 1977
  • Novikov DA Organisaatiojärjestelmien johtamisen teoria . 2. painos - M.: Fizmatlit, 2007.
  • Krasovskiy AA Jatkuvasti säätyvien järjestelmien dynamiikka. M. 1963
  • Morosanov I. S. Releen äärijärjestelmät. M., Science, 1964
  • Kuntsevich VM Impulse itsesäätyvä ja äärimmäinen automaattinen ohjausjärjestelmä. K, Tiede, 1966
  • Rastrigin L. A. Äärimmäisen ohjauksen järjestelmät. M., Nauka, 1974
  • Butko GI, Ivnitsky VA, POryvkin Yu. P. Lentokoneiden ohjausjärjestelmien ominaisuuksien arviointi. M., Mashinostroenie, 1983
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa