Kontrolsystem

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 22. september 2017; checks kræver 36 redigeringer .

Kontrolsystem  - et systematiseret (strengt defineret) sæt værktøjer til styring af et kontrolleret objekt ( kontrolobjekt ): evnen til at indsamle beviser om dets tilstand samt midler til at påvirke dets adfærd, designet til at opnå specificerede mål. Objektet for kontrolsystemet kan være både tekniske genstande og mennesker. Styresystemobjektet kan være sammensat af andre objekter, som kan have en permanent relationsstruktur.

En teknisk kontrolstruktur  er en enhed eller et sæt af enheder til at manipulere adfærden af ​​andre enheder eller systemer.

Kontrolobjektet kan være et hvilket som helst dynamisk system eller dets model . Et objekts tilstand er karakteriseret ved nogle kvantitative værdier, der ændrer sig over tid, det vil sige tilstandsvariable . I naturlige processer kan sådanne variabler være temperatur , tætheden af ​​et bestemt stof i kroppen , valutakursen for værdipapirer osv. For tekniske objekter er disse mekaniske bevægelser (vinkelmæssige eller lineære) og deres hastighed, elektriske variabler, temperaturer, osv. Analyse og syntese af kontrolsystemer udføres ved hjælp af metoderne i et særligt afsnit af matematik  - kontrolteori .

Kontrolstrukturer er opdelt i to store klasser:

Typer af automatiske kontrolsystemer

Det automatiske kontrolsystem består som regel af to hovedelementer - kontrolobjektet og kontrolenheden.

Af målstyring

Kontrolobjektet  er en ændring af objektets tilstand i overensstemmelse med en given kontrollov. En sådan ændring sker som følge af eksterne faktorer, for eksempel på grund af kontrol eller forstyrrende påvirkninger.

Automatiske styresystemer
  • Automatiske stabiliseringssystemer . Udgangsværdien holdes på et konstant niveau (setpunktet er en konstant ). Afvigelser opstår på grund af forstyrrelser og når den er tændt.
  • Programreguleringssystemer . Den indstillede værdi ændres i henhold til en forudbestemt programlov. Sammen med de fejl, der opstår i automatiske styresystemer, er der også fejl fra regulatorens inerti . Softwareregulering er en ret kompliceret proces, der kræver viden om teknologien og dynamiske egenskaber af det kontrollerede objekt [1] , der opererer under direkte kontrol af en person.
  • sporingssystemer . Indgangseffekten er ukendt. Det bestemmes kun under driften af ​​systemet. Fejlene afhænger meget af formen af ​​funktionen f(t).
Ekstreme reguleringssystemer

De er i stand til at opretholde en ekstrem værdi af et eller andet kriterium (for eksempel minimum eller maksimum), der karakteriserer kvaliteten af ​​funktion af et givet objekt. Kvalitetskriteriet, som normalt kaldes objektiv funktion , ekstremumindikator eller ekstrem karakteristik , kan enten være en direkte målt fysisk størrelse (for eksempel temperatur , strøm , spænding , fugtighed , tryk ) eller effektivitet , ydeevne osv.

Tildel:

  • Systemer med ekstrem relæaktionscontroller. Den universelle ekstremale controller bør være en meget skalerbar enhed, der er i stand til at udføre et stort antal beregninger i overensstemmelse med forskellige metoder.
    • Signum-regulatoren bruges som en analog kvalitetsanalysator, der entydigt kun karakteriserer én justerbar parameter i systemerne. Den består af to enheder forbundet i serie: Signum-relæ ( D-flip-flop ) og executive motor ( integrator ).
    • Ekstreme systemer med inertifri genstand
    • Ekstreme systemer med inertiobjekt
    • Ekstreme systemer med flydekarakteristik. Det bruges, når ekstremum ændrer sig på en uforudsigelig eller svær at identificere måde.
  • Systemer med en synkron detektor (ekstreme systemer med kontinuerlig drift). I den direkte kanal er der en differentierende forbindelse , som ikke passerer den konstante komponent. Af en eller anden grund kan dette link ikke fjernes eller shuntes eller er ikke anvendeligt. For at sikre systemets funktionalitet anvendes modulering af drivpåvirkningen og signalkodning i den fremadgående kanal, og en synkron fasedetektor installeres efter differentieringsforbindelsen .
Adaptive automatiske kontrolsystemer

De tjener til at sikre den ønskede kvalitet af processen med en bred vifte af ændringer i karakteristika for kontrolobjekter og forstyrrelser.

Der bør skelnes mellem to metoder til at organisere tilpasning: søgetilpasning og tilpasning med objektindikation, det vil sige med eksperimentel evaluering af dens matematiske model.

Efter typen af ​​information i kontrolenheden

Lukket selvkørende kanoner

I lukkede automatiske styresystemer er styrehandlingen dannet i direkte afhængighed af den kontrollerede værdi. Forbindelsen af ​​systemets output med dets input kaldes feedback . Feedbacksignalet trækkes fra kommandoinputtet. Sådan feedback kaldes negativ . Kan det være omvendt? Det viser sig ja. I dette tilfælde kaldes feedbacken positiv, den øger mismatchen, det vil sige, den har en tendens til at "ryste" systemet. I praksis bruges positiv feedback for eksempel i generatorer til at opretholde udæmpede elektriske svingninger.

Åbn ACS

Essensen af ​​princippet om åben kontrol ligger i et stift defineret kontrolprogram. Det vil sige, at kontrol udføres "blindt", uden at overvåge resultatet, kun baseret på modellen af ​​det kontrollerede objekt indlejret i ACS. Eksempler på sådanne systemer: timer , trafiklyskontrolenhed, automatisk plænevandingssystem, automatisk vaskemaskine osv.

Til gengæld er der:

  • Open-loop ved at indstille handling
  • Forstyrret åben

Karakteristika for selvkørende kanoner

Afhængig af beskrivelsen af ​​variablerne opdeles systemer i lineære og ikke-lineære . Lineære systemer omfatter systemer, der består af beskrivelseselementer, som er givet ved lineære algebraiske eller differentialligninger .

Hvis alle parametrene for systemets bevægelsesligning ikke ændres med tiden, kaldes et sådant system stationært . Hvis mindst én parameter i systemets bevægelsesligning ændres med tiden , kaldes systemet ikke-stationært eller med variable parametre .

Systemer, hvori ydre (indstillings-)påvirkninger er defineret og beskrevet af kontinuerte eller diskrete funktioner i tid, tilhører klassen af ​​deterministiske systemer.

Systemer, hvor tilfældige signaler eller parametriske påvirkninger finder sted og er beskrevet ved stokastiske differential- eller differensligninger, tilhører klassen af ​​stokastiske systemer.

Hvis systemet har mindst et element, hvis beskrivelse er givet af den partielle differentialligning , så tilhører systemet klassen af ​​systemer med distribuerede variable .

Systemer, hvor kontinuerlig dynamik, der genereres på hvert tidspunkt, er blandet med diskrete kommandoer, der sendes udefra, kaldes hybridsystemer .

Eksempler på automatiske styresystemer

Afhængigt af arten af ​​kontrollerede objekter kan der skelnes mellem biologiske, økologiske, økonomiske og tekniske kontrolsystemer. Eksempler på teknisk ledelse omfatter:

Konceptet med at justere kontrolsystemet

Justeringen af ​​kontrolsystemet forstås som en liste over beregningsmæssige og eksperimentelle værker, der sigter på at finde regulatorens justeringsparametre, der giver den specificerede kvalitet af regulering, organisering og udførelse af fuldskala-tests ved driftsproduktionen eller beregningseksperimenter for at bekræfte optimaliteten af ​​de valgte parametre. Beviset for optimalitet bør være resultaterne af controllerens drift for flere værdier af indstillingsparametre, blandt hvilke der er optimale. Indstillingsparametrene er deres numeriske værdier for en bestemt regulator, begrænsninger på intervallerne for deres variation under søgningen samt kvalitetskriterier.

Konceptet med at indstille kontrolsystemet er ret bredt - det hele afhænger af målet og betingelserne for tuning. Ved opsætning af kontrolsystemer, især inden for termisk kraftindustri, bør man tage hensyn til den interne inkonsistens i det udførte arbejde.

Succesen med controllerindstillingen afhænger af fuldstændigheden af ​​informationen om reguleringsobjektet. Samtidig kan den mest komplette og pålidelige information opnås under driften af ​​systemet. Derfor skal praktisk tuning altid startes med mangel på information, og man skal være forberedt på alle mulige overraskelser.

Under alle omstændigheder er sikring af bæredygtighed et obligatorisk krav.

Følgende krav kan stilles til resultaterne af tuning, som kan klassificeres som tilstrækkelige:

  1. sikring af kontrolsystemets funktionalitet (evnen til at tænde for regulatoren);
  2. sikring af driften af ​​regulatoren med en given stabilitetsmargin (garanti for stabil drift);
  3. leverer optimale parametre, der garanterer minimum af det valgte kvalitetskriterium.

Ovenstående liste over tilstrækkelige krav er en liste over de stadier af idriftsættelse, der skal gennemføres for at opnå den maksimale kvalitet af kontrolsystemet. Stadier kan udføres umiddelbart ved starten af ​​produktionen eller tidsmæssigt adskilt. [2]

Krav til automatiske styresystemer

Hovedformålet med det automatiske kontrolsystem er at give en given overensstemmelse mellem input- og outputkoordinaterne. I tilfælde af et sporingssystem skal inputkoordinaten til enhver tid være lig med outputtet. Da det automatiske system arbejder på basis af en sammenligning af input- og outputkoordinaterne, er en sådan lighed grundlæggende umulig, og man kan kun tale om en ret lille forskel mellem input- og outputkoordinaterne. [3]

Se også

Noter

  1. ↑ A. V. Andryushin, V. R. Sabanin, N. I. Smirnov. Ledelse og innovation inden for termisk kraftteknik. - M: MPEI, 2011. - S. 15. - 392 s. - ISBN 978-5-38300539-2 .
  2. ↑ Stephanie E.P. Fundamentals for beregning af indstillingen af ​​regulatorer for varme- og kraftprocesser /E. P. Stephanie. M., 1982. - 325 s.
  3. ↑ E. A. Fedosov, A. A. Krasovsky, E. P. Popov og andre . Encyklopædi. Automatisk kontrol. Teori. - M. , 2000. - S. 20. - 688 s. — ISBN 5-217-02817-3 .

Litteratur

  • Yashkin II Forløbet af teorien om automatisk kontrol. M., Nauka, 1986
  • Polyak B. T., Shcherbakov P. S. Robust stabilitet og kontrol. M., Nauka, 2002
  • Besekersky V. A., Popov E. P. Teori om automatiske kontrolsystemer. M., Videnskab, 1966
  • Tsypkin Ya. Z. Grundlæggende om teorien om automatiske systemer. M., Nauka, 1977
  • Novikov DA Teori om ledelse af organisatoriske systemer . 2. udg. — M.: Fizmatlit, 2007.
  • Krasovskiy AA Dynamik af kontinuerlige selvjusterende systemer. M. 1963
  • Morosanov I. S. Relæ ekstremale systemer. M., Videnskab, 1964
  • Kuntsevich VM Impulse selvjusterende og ekstreme automatiske kontrolsystemer. K, Videnskab, 1966
  • Rastrigin L. A. Ekstrem kontrolsystemer. M., Nauka, 1974
  • Butko GI, Ivnitsky VA, POryvkin Yu. P. Evaluering af karakteristika ved flykontrolsystemer. M., Mashinostroenie, 1983
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger