Kirish Asosiy tushuncha va atamalar

Uyga vazifa

1. O’tilgan materialni takrorlash.

2. Internetdan yangi ma’lumot manbalarini yig’ish.

3 ma’ruza
Mavzu: Avtomatik boshqarish tizimlarining tasnifi
Reja:

1. 
   Avtomatik boshqaruv tizimlarining tasnifi
   
2. 
   Avtomatik boshqaruv tizimlari turli xil xususiyatlardan foydalangan holda tasniflanadi, shuning uchun bu tizimlarning tasnifi turlicha va avtomatik boshqaruv tizimlarining xilma-xilligini aks ettiradi.
   
3. 
   Avtomatik boshqarish tizimlari uchun asosiy tasniflash xususiyatlarini ko'rib chiqaylik.
   

Yopiq tizimning belgisi. Odatda barcha tizimlar quyidagilarga bo'linadi:

ochiq,

yopiq.

Ochiq tizimlarda boshqarish nazorat qilinadigan o'zgaruvchini kuzatmasdan amalga oshiriladi. Yopiq tizimlarda boshqaruv xato tufayli sodir bo'ladi va boshqaruv ob'ektining nazorat qilinadigan qiymati doimiy ravishda nazorat qilinadi. Tizimning strukturasida, uning chiqishidan keladigan signal yana boshqarish moslamasining kirishiga yuboriladi, ya'ni geribildirim mavjud. Shunday qilib, yopiq tizimlar global aloqaning mavjudligi bilan tavsiflanadi - tizimning chiqishidan tortib uning kiritilishiga qadar. Yopiq tizimlar ob'ektni ochiq tizimlarga qaraganda aniqroq boshqarishga imkon beradi.

Tizimdagi signallarning xarakterini belgilash. Avtomatik boshqarish tizimidagi barcha ma'lumotlar (boshqariladigan qiymat, boshqarish harakatlari, buzilishlar) ba'zi jismoniy signallar shaklida berilgan. Ushbu signallarning tabiati bo'yicha tizim odatda quyidagilarga bo'linadi:

doimiy tizimlarga,

diskret tizimlar.

Uzluksiz tizimlarda barcha signallar vaqtning uzluksiz funktsiyalaridir. Diskret tizimlarda signallar sakrashda o'zgaradi va vaqtning diskret funktsiyalari bilan ifodalanadi. Avtomatik boshqarish tizimidagi signallarning o'ziga xosligi uning bir qator xususiyatlarini keltirib chiqaradi.

Tizimdagi signallar o'rtasidagi bog'liqlik belgisi. Tizimdagi signallar tizim elementlari tomonidan o'zgartiriladi. Tizimning har bir elementi, shuningdek butun tizim kirish va chiqish joyiga ega. Alohida elementning yoki umuman tizimning chiqish signali kirish signaliga turli xil tarzda bog'liq bo'lishi mumkin. Kirish va chiqish signallari o'rtasidagi bog'liqlik xususiyati bo'yicha ular quyidagilarga ajratiladi:

chiziqli tizimlar,

nochiziqli tizimlar.

Chiziqli tizimlarda kirish va chiqish signallari o'rtasidagi barcha aloqalar chiziqli munosabatlar bilan tavsiflanadi, ya'ni chiqish signali har doim kirish signaliga mutanosibdir. Chiziqli bo'lmagan tizimlarda bu munosabatlar chiziqli emas. Tizimdagi signallar orasidagi nochiziqli ulanishlar nochiziqli tizimning xatti-harakatlarining bir qator xususiyatlarini keltirib chiqaradi.

Boshqarish ob'ektining xususiyatlari. Boshqarish ob'ekti oddiy (bitta chiqish bilan) va murakkab (bir nechta chiqishi bilan) bo'lishi mumkin. Ikkinchi holda, chiqishlar o'zaro bog'liq yoki mustaqil bo'lishi mumkin. Ushbu xususiyatlarga qarab avtomatik boshqaruv tizimlari ajralib turadi:

bitta pallali,

ko'p pallali,

ko'paytirilgan bog'liq.

Bir davrali tizimlarda oddiy ob'ekt boshqariladi. Ko'p bosqichli tizimda ko'plab mustaqil chiqishlar mavjud bo'lgan ob'ekt mavjud. Menda maxsus chiziqli tizimlar bu tizimlarning ta'rifini yangilash orqali oxir-oqibat oddiy chiziqli tizimga qisqartirilishi mumkin bo'lgan tizimlardir. Bunday holda, maxsus chiziqli tizim oddiy tizimlarning nazariyasida bevosita hisobga olinmaydigan real tizimning ba'zi xususiyatlarini hisobga olishga imkon beradi. Masalan, tizimning o'zgaruvchan parametrlarini (differentsial tenglamalarning o'zgaruvchan koeffitsientlari), tizimda signal uzilishining mavjudligini yoki tizim parametrlarining kosmosda tarqalishini hisobga olish mumkin.

Darbeli tizimlar diskret tizimlar bo'lib, unda signallar vaqt bo'yicha hisoblab chiqiladi. Impuls tizimining bir qator elementlari uchun doimiy kirish signallari bilan chiqish signallari tizimning o'ziga xos xususiyatlarini keltirib chiqaradigan va oddiy chiziqli tizimlarni o'rganish usullari bilan hisobga olinmaydigan impulslar xarakteriga ega bo'ladi.

Chiziqli bo'lmagan tizimlar bu chiziqli bo'lmagan statik xususiyatlar yoki chiziqli bo'lmagan differentsial tenglamalar bilan tavsiflangan bir yoki bir nechta elementlarni o'z ichiga olgan tizimlardir. Chiziqli bo'lmagan tizimning umumiy tavsifi chiziqli bo'lmagan differentsial tenglama. Bunday tenglamaning umumiy yechimi yo'qligi sababli, nooziq tizimlar nazariyasi ushbu vaziyatni hisobga olgan holda qurilgan.

Ushbu tizimlarning barchasi ob'ektni boshqarishning ma'lum bir muammosini hal qiladi - boshqariladigan qiymatning ma'lum bir vaqt ichida o'zgarishi. Menejment uchun qo'shimcha talablar yo'q. Ushbu tizimlar ko'pincha birgalikda "Avtomatik boshqarish tizimlari" deb nomlanadi.

Optimal tizimlar - bu tizimlar ob'ektning boshlang'ich holatidan ma'lum bir yakuniy holatga o'tishini maqbul boshqarishni ta'minlaydi. Optimal model qo'shimcha ravishda optimallik mezonining tavsifini o'z ichiga oladi, uning asosida boshqarish muammosini hal qilishning muvaffaqiyati baholanadi.

Ekstremal tizimlar bu ekstremal boshqaruv muammosini tavsiflash va hal qilishga imkon beradigan modellardir, ya'ni aiori ma'lumotlari etarli bo'lmagan sharoitda boshqarish ob'ekti chiqish qiymatining avtomatik qiymatini ta'minlash.

Adaptiv tizimlar bu adaptiv boshqaruv tizimlarini tavsiflash va o'rganish uchun ishlatiladigan modellar bo'lib, unda boshqaruv xususiyatlari doimiy bo'lib qolmaydi, lekin tizimning ishlashini o'ziga xos sharoitlariga moslashtirish uchun maqsadli ravishda o'zgaradi.

Fazalarni boshqarish tizimlari - bu avtomat boshqaruvning klassik nazariyasiga kirmagan nisbatan yangi modellar sinfidir. Ushbu modellar boshqaruv nazariyasining klassik usullari yordamida deterministik tavsifga ega bo'lmagan boshqaruv jarayonining tavsifini rasmiylashtirishga imkon beradi. Masalan, fazalarni boshqarish usullaridan foydalanib, ta'riflash mumkin (va, iz)

Sosni tavsiflashning strukturaviy usuli
Avtomatik boshqarish nazariyasining asosiy vazifasi avtomatlashtirilgan boshqarish tizimini (BTA) o'rganishda tizimning rasmiylashtirilgan tavsifi, ya'ni uning matematik modelini tuzishdir. O'rganilayotgan tizimning dastlabki tavsifi uning sxematik diagrammalari, asboblarning rasmlari va boshqa texnik hujjatlardan iborat texnik tavsifi. Ushbu hujjatlar asosida o'rganilayotgan tizimning matematik modelini ishlab chiqish kerak.

Avtomatik boshqarish nazariyasida BTA ning matematik modelini tuzishda strukturaviy usul qo'llaniladi. Bunday holda, BTA elementar elementlarning ulanishlari shaklida taqdim etiladi, ularning har biri tizimdagi signallarni o'zgartirish uchun ma'lum funktsiyalarni bajaradi. Bunday aloqa soddalashtirilgan diagramma bilan tasvirlangan, u ikki xil bo'lishi mumkin: funktsional va tizimli.

Funktsional diagramma - o'rganilayotgan tizim funktsional elementlarning ulanishi ko'rinishida taqdim etiladigan va BTA ning har bir funktsional elementiga kirish signalini chiqish qismiga o'zgartirishning ma'lum bir funktsiyasi berilgan diagramma. Bunday holda, o'zgartirilgan signallar tavsiflangan tizimning haqiqiy signallari. Funktsional diagrammaning tarkibiy qismlari funktsional elementlardir.

Blok sxemasi - har bir signalning o'zgarishi matematik tavsiflangan diagramma. Tizimning o'zgaruvchan elementlarining kirish va chiqish signallari o'rtasidagi munosabatlarning matematik tavsiflari tarkibiy sxemaning tarkibiy qismlari - struktura aloqalari bilan bog'liq. Natijada, blok sxemasi o'rganilayotgan tizimdagi signallar o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni matematik tavsifi, ya'ni tizimning matematik modeli.

Misol sifatida, elektr motor milining aylanish tezligini tartibga solish tizimini ko'rib chiqamiz, uning diagrammasi 5-rasmda ko'rsatilgan. Tizimdagi boshqaruvning maqsadi D motor motorining aylanish tezligi  (t) ning aylanish tezligini uning validagi yuk o'zgarganda ushlab turishdir.

Strukturaviy usulni qo'llashning birinchi bosqichida tizimning sxematik diagrammasi (5-rasm) alohida transformator funktsional elementlariga bo'linadi va soddalashtirilgan funktsional diagramma bilan almashtiriladi. Ko'rib chiqilayotgan BTA quyidagi funktsional elementlarni o'z ichiga olgan funktsional diagramma bilan ifodalanishi mumkin (12-rasm): Y - kuchaytirgich, G - boshqariladigan kuchlanish manbai, D - elektr motor, Tg - taxogenerator. Funktsional diagrammadagi doira signallarni taqqoslash funktsiyasini (taqqoslash elementi) ko'rsatadi. Funktsional diagramma signallarni o'zgartirish ketma-ketligini kuzatishga imkon beradi.

Har bir funktsional element uchun tizimli usulni qo'llashning ikkinchi bosqichida kirish va chiqish signallari o'rtasidagi dinamik munosabatlar matematik tavsiflangan, ya'ni differentsial tenglama yordamida. Ta'riflash uchun, uning jismoniy tabiatini hisobga olgan holda, tasvirlangan elementga nisbatan qo'llaniladigan ma'lum fizik qonuniyatlari qo'llaniladi. Tizimni tavsiflashda har qanday tashqi ta'sir elementning ham, butun tizimning ham kirish signali sifatida ko'rib chiqilishi mumkin. Boshqariladigan o'zgaruvchi chiqish signali sifatida ko'rib chiqiladi.

Undagi jarayonlar tizimning elektromexanik elementlaridagi jarayonlarga nisbatan bir necha marotaba tezroq sodir bo'lishini hisobga olgan holda elektron kuchaytirgichni quyidagi shakldagi nol tartibli differentsial tenglama (ya'ni, algebraik tenglama) bilan tasvirlash mumkin. :

de ky - kuchaytirgichning yutug'i.

Kuchaytirgichning daromadini uning funktsiyasini matematik tavsif sifatida ko'rib chiqish mumkin. Daromad kirish signalida kuchaytirgich tomonidan bajariladigan operatsiyani tavsiflaydi va kuchaytirgich operatori deb ataladi: shunga o'xshash differentsial tenglamalar va tizimning boshqa elementlari uchun operatorlarni olish mumkin. Funktsional diagrammadagi funktsional elementlarni ushbu elementlarning operatorlari bilan almashtirish orqali biz avtomatik boshqaruv tizimining strukturaviy diagrammasini olamiz (13-rasm). Strukturaviy diagramma tarkibiy bo'g'inlardan iborat. Har bir tizimli aloqa uning operatori tomonidan tavsiflanadi.

Funktsional elementlarni tavsiflashda olingan differentsial tenglamaning tartibini cheklash shartini kuzatish kerak. Ushbu buyurtma ikkinchi darajadan yuqori bo'lmasligi kerak. Agar tasvirlash paytida differentsial tenglamaning yuqori tartibi olinsa, unda element sodda elementlarga bo'linishi kerak.

Olingan blok diagrammasi BTAning matematik tavsifini beradi. Ushbu tavsif o'rganilayotgan tizimning parametrlarini hisobga oladi. Shaklda 13, ta'riflangan tizim parametrlari kg, kg, kd, ktgi vaqt konstantalarining Tg, Te, Tm ulanish omillari orqali hisobga olinadi.