Kontrollsystem

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 22 september 2017; kontroller kräver 36 redigeringar .

Kontrollsystem  - en systematiserad (strängt definierad) uppsättning verktyg för att hantera ett kontrollerat objekt ( kontrollobjekt ): förmågan att samla bevis om dess tillstånd, såväl som sätt att påverka dess beteende, utformade för att uppnå specificerade mål. Objektet för styrsystemet kan vara både tekniska föremål och människor. Styrsystemobjektet kan vara sammansatt av andra objekt, som kan ha en permanent relationsstruktur.

En teknisk kontrollstruktur  är en enhet eller en uppsättning enheter för att manipulera beteendet hos andra enheter eller system.

Styrobjektet kan vara vilket dynamiskt system som helst eller dess modell . Ett objekts tillstånd kännetecknas av några kvantitativa värden som förändras över tiden, det vill säga tillståndsvariabler . I naturliga processer kan sådana variabler vara temperatur , densiteten av ett visst ämne i kroppen , växelkursen för värdepapper , etc. För tekniska föremål är dessa mekaniska rörelser (vinklade eller linjära) och deras hastighet, elektriska variabler, temperaturer, etc. Analys och syntes av styrsystem utförs med metoderna i ett särskilt avsnitt av matematik  - styrteori .

Kontrollstrukturer är indelade i två stora klasser:

Typer av automatiska styrsystem

Det automatiska styrsystemet består som regel av två huvudelement - kontrollobjektet och kontrollenheten.

Av målhantering

Kontrollobjektet  är en förändring av objektets tillstånd i enlighet med en given kontrolllag. En sådan förändring sker till följd av yttre faktorer, till exempel på grund av kontroll eller störande påverkan.

Automatiska styrsystem
  • Automatiska stabiliseringssystem . Utgångsvärdet hålls på en konstant nivå (börvärdet är en konstant ). Avvikelser uppstår på grund av störningar och vid påslag.
  • Programregleringssystem . Det inställda värdet ändras enligt en förutbestämd programlag. Tillsammans med de fel som uppstår i automatiska styrsystem, finns det också fel från styrenhetens tröghet . Mjukvarureglering är en ganska komplicerad process som kräver kunskap om tekniken och dynamiska egenskaper hos det kontrollerade objektet [1] , som verkar under direkt kontroll av en person.
  • spårningssystem . Ingångseffekten är okänd. Det bestäms endast under driften av systemet. Felen beror mycket starkt på formen av funktionen f(t).
Extrema regleringssystem

De kan upprätthålla ett extremvärde av något kriterium (till exempel minimum eller maximum) som kännetecknar funktionskvaliteten för ett givet objekt. Kvalitetskriteriet, som vanligtvis kallas objektiv funktion , extremumindikator eller extremkarakteristik , kan antingen vara en direkt uppmätt fysisk storhet (till exempel temperatur , ström , spänning , fuktighet , tryck ) eller effektivitet , prestanda, etc.

Fördela:

  • System med extrem reläfunktionskontroll. Den universella extrema styrenheten bör vara en mycket skalbar enhet som kan utföra ett stort antal beräkningar i enlighet med olika metoder.
    • Signum-regulatorn används som en analog kvalitetsanalysator som entydigt karakteriserar endast en justerbar parameter i systemen. Den består av två enheter kopplade i serie: Signum-relä ( D-flip-flop ) och executive engine ( integrator ).
    • Extrema system med tröghetsfria föremål
    • Extrema system med tröghetsobjekt
    • Extrema system med flytegenskaper. Det används när extremumet förändras på ett oförutsägbart eller svårt att identifiera sätt.
  • System med synkron detektor (extrema system för kontinuerlig drift). I den direkta kanalen finns en differentierande länk , som inte passerar den konstanta komponenten. Av någon anledning kan denna länk inte tas bort eller shuntas eller är inte tillämplig. För att säkerställa systemets funktionsduglighet används modulering av drivpåverkan och signalkodning i direktkanalen, och en synkron fasdetektor installeras efter den differentierande länken .
Adaptiva automatiska styrsystem

De tjänar till att säkerställa den önskade kvaliteten på processen med ett brett utbud av förändringar i egenskaperna hos kontrollobjekt och störningar.

Två metoder för att organisera anpassning bör särskiljas: sökanpassning och anpassning med objektindikation, det vill säga med experimentell utvärdering av dess matematiska modell.

Efter typ av information i kontrollenheten

Stängda självgående vapen

I slutna automatiska styrsystem bildas styrhandlingen i direkt beroende av det styrda värdet. Anslutningen av systemets utgång med dess ingång kallas återkoppling . Återkopplingssignalen subtraheras från kommandoingången. Sådan feedback kallas negativ . Kan det vara tvärtom? Det visar sig ja. I det här fallet kallas återkopplingen positiv, den ökar obalansen, det vill säga den tenderar att "skaka" systemet. I praktiken används positiv återkoppling till exempel i generatorer för att upprätthålla odämpade elektriska svängningar.

Öppna ACS

Kärnan i principen om öppen styrning ligger i ett strikt definierat styrprogram. Det vill säga, kontroll utförs "blindt", utan att övervaka resultatet, baserat endast på modellen av det kontrollerade objektet inbäddat i ACS. Exempel på sådana system: timer , trafikljusstyrenhet, automatisk gräsmatta bevattningssystem, automatisk tvättmaskin, etc.

I sin tur finns det:

  • Öppen slinga genom att ställa in åtgärd
  • Stört öppen

Egenskaper för självgående vapen

Beroende på beskrivningen av variablerna delas systemen in i linjära och icke-linjära . Linjära system inkluderar system som består av beskrivningselement, som ges av linjära algebraiska eller differentialekvationer .

Om alla parametrar för systemets rörelseekvation inte ändras med tiden, kallas ett sådant system stationärt . Om minst en parameter i systemets rörelseekvation ändras med tiden , kallas systemet icke-stationärt eller med variabla parametrar .

System där yttre (inställnings)påverkan definieras och beskrivs av kontinuerliga eller diskreta funktioner i tiden tillhör klassen deterministiska system.

System där slumpmässiga signaler eller parametriska påverkan äger rum och beskrivs med stokastiska differential- eller differensekvationer tillhör klassen stokastiska system.

Om systemet har minst ett element, vars beskrivning ges av den partiella differentialekvationen , tillhör systemet klassen av system med distribuerade variabler .

System där kontinuerlig dynamik som genereras vid varje tidpunkt varvas med diskreta kommandon som skickas utifrån kallas hybridsystem .

Exempel på automatiska styrsystem

Beroende på arten av kontrollerade objekt kan biologiska, ekologiska, ekonomiska och tekniska kontrollsystem särskiljas. Exempel på teknisk förvaltning är:

Konceptet att justera styrsystemet

Justeringen av kontrollsystemet förstås som en lista över beräknings- och experimentella arbeten som syftar till att hitta regleringsparametrarna som ger den specificerade kvaliteten på reglering, organisation och genomförande av fullskaliga tester vid driftproduktion eller beräkningsexperiment för att bekräfta optimaliteten för de valda parametrarna. Beviset på optimalitet bör vara resultatet av styrenhetens drift för flera värden på inställningsparametrar, bland vilka det finns optimala. Inställningsparametrarna är deras numeriska värden för en viss regulator, begränsningar av intervallen för deras variation under sökningen, såväl som kvalitetskriterier.

Konceptet med att ställa in kontrollsystemet är ganska brett - allt beror på målet och villkoren för justeringen. När man sätter upp några kontrollsystem, särskilt inom värmekraftindustrin, bör man ta hänsyn till den interna inkonsekvensen i det utförda arbetet.

Framgången med kontrollinställningen beror på fullständigheten av informationen om regleringsobjektet. Samtidigt kan den mest fullständiga och tillförlitliga informationen erhållas under driften av systemet. Därför måste praktisk trimning alltid startas med brist på information och man måste vara beredd på alla möjliga överraskningar.

Men hur som helst är att säkerställa hållbarhet ett obligatoriskt krav.

Följande krav kan ställas på resultaten av trimningen, som kan klassificeras som tillräckliga:

  1. säkerställa driften av kontrollsystemet (förmågan att slå på regulatorn);
  2. säkerställa driften av regulatorn med en given stabilitetsmarginal (garanti för stabil drift);
  3. ger optimala parametrar som garanterar ett minimum av det valda kvalitetskriteriet.

Ovanstående lista över tillräckliga krav är en lista över de stadier av driftsättning som måste genomföras för att uppnå maximal kvalitet på kontrollsystemet. Etapper kan utföras omedelbart i början av produktionen eller separerade i tid. [2]

Krav på automatiska styrsystem

Huvudsyftet med det automatiska styrsystemet är att tillhandahålla en given överensstämmelse mellan ingångs- och utmatningskoordinaterna. I fallet med ett spårningssystem måste ingångskoordinaten vara lika med utdata när som helst. Eftersom det automatiska systemet arbetar på basis av en jämförelse av ingångs- och utmatningskoordinaterna är sådan likhet i grunden omöjlig och man kan bara tala om en ganska liten skillnad mellan ingångs- och utmatningskoordinaterna. [3]

Se även

Anteckningar

  1. ↑ A. V. Andryushin, V. R. Sabanin, N. I. Smirnov. Ledning och innovation inom termisk kraftteknik. - M: MPEI, 2011. - S. 15. - 392 sid. - ISBN 978-5-38300539-2 .
  2. ↑ Stephanie E.P. Fundamentals of beräkning av inställningen av regulatorer för värme- och kraftprocesser /E. P. Stephanie. M., 1982. - 325 sid.
  3. ↑ E. A. Fedosov, A. A. Krasovsky, E. P. Popov och andra . Encyklopedi. Automatisk kontroll. Teori. - M. , 2000. - S. 20. - 688 sid. — ISBN 5-217-02817-3 .

Litteratur

  • Yashkin II Förloppet för teorin om automatisk kontroll. M., Nauka, 1986
  • Polyak B. T., Shcherbakov P. S. Robust stabilitet och kontroll. M., Nauka, 2002
  • Besekersky V. A., Popov E. P. Teori om automatiska styrsystem. M., Science, 1966
  • Tsypkin Ya. Z. Grunderna i teorin om automatiska system. M., Nauka, 1977
  • Novikov DA Teori om ledning av organisationssystem . 2:a uppl. — M.: Fizmatlit, 2007.
  • Krasovskiy AA Dynamik av kontinuerliga självjusterande system. M. 1963
  • Morosanov I. S. Relä extrema system. M., Science, 1964
  • Kuntsevich VM Impuls självjusterande och extrema automatiska styrsystem. K, Science, 1966
  • Rastrigin L. A. System för extrem kontroll. M., Nauka, 1974
  • Butko GI, Ivnitsky VA, POryvkin Yu. P. Utvärdering av egenskaper hos flygplanskontrollsystem. M., Mashinostroenie, 1983
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger