Kontrolní systém

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 22. září 2017; kontroly vyžadují 36 úprav .

Řídicí systém  - systematizovaný (přísně definovaný) soubor nástrojů pro řízení řízeného objektu ( objekt řízení ): schopnost shromažďovat důkazy o jeho stavu, jakož i prostředky ovlivňování jeho chování, určené k dosažení stanovených cílů. Objektem řídicího systému mohou být jak technické objekty , tak osoby. Objekt řídicího systému může být složen z dalších objektů, které mohou mít trvalou strukturu vztahů.

Technická řídicí struktura  je zařízení nebo soubor zařízení pro manipulaci s chováním jiných zařízení nebo systémů.

Řídicím objektem může být jakýkoli dynamický systém nebo jeho model . Stav objektu je charakterizován některými kvantitativními hodnotami, které se v průběhu času mění, tedy stavovými proměnnými . V přírodních procesech takovými veličinami mohou být teplota , hustota určité látky v těle , směnný kurz cenných papírů atd. U technických objektů jsou to mechanické pohyby (úhlové nebo lineární) a jejich rychlost, elektrické veličiny, teploty, aj. Analýza a syntéza řídicích systémů se provádí metodami speciální sekce matematiky  - teorie řízení .

Řídicí struktury jsou rozděleny do dvou velkých tříd:

Typy automatických řídicích systémů

Automatický řídicí systém se zpravidla skládá ze dvou hlavních prvků - řídicího objektu a řídicího zařízení.

Podle správy cílů

Řídicí objekt  je změna stavu objektu v souladu s daným zákonem o řízení. K takové změně dochází v důsledku vnějších faktorů, například vlivem řídících nebo rušivých vlivů.

Automatické řídicí systémy
  • Automatické stabilizační systémy . Výstupní hodnota je udržována na konstantní úrovni (nastavená hodnota je konstanta ). K odchylkám dochází v důsledku poruch a při zapnutí.
  • Systémy regulace programů . Nastavená hodnota se mění podle předem stanoveného programového zákona. Spolu s chybami, se kterými se setkáváme v automatických řídicích systémech, existují také chyby ze setrvačnosti regulátoru . Softwarová regulace je poměrně komplikovaný proces, který vyžaduje znalost technologie a dynamických vlastností řízeného objektu [1] , fungujícího pod přímou kontrolou člověka.
  • sledovací systémy . Vstupní efekt není znám. Určuje se pouze za provozu systému. Chyby velmi silně závisí na tvaru funkce f(t).
Extrémní regulační systémy

Jsou schopni udržet extrémní hodnotu nějakého kritéria (například minimum nebo maximum) charakterizující kvalitu fungování daného objektu. Kritériem kvality, které se obvykle nazývá objektivní funkce , extrémní ukazatel nebo extrémní charakteristika , může být buď přímo měřená fyzikální veličina (například teplota , proud , napětí , vlhkost , tlak ), nebo účinnost , výkon atd.

Přidělit:

  • Systémy s regulátorem extrémního reléového působení. Univerzální extrémní regulátor by měl být vysoce škálovatelné zařízení schopné provádět velké množství výpočtů v souladu s různými metodami.
    • Regulátor Signum se používá jako analogový analyzátor kvality, který jednoznačně charakterizuje pouze jeden nastavitelný parametr systémů. Skládá se ze dvou zařízení zapojených do série: Signum-relé ( D-flip-flop ) a výkonný motor ( integrátor ).
    • Extrémní systémy s bez setrvačnosti
    • Extrémní systémy s inerciálním objektem
    • Extrémní systémy s plovoucí charakteristikou. Používá se, když se extrém mění nepředvídatelným nebo obtížně identifikovatelným způsobem.
  • Systémy se synchronním detektorem (extrémní systémy spojitého působení). V přímém kanálu je diferenciační spojka , která neprochází konstantní složkou. Z nějakého důvodu nelze tento odkaz odstranit nebo přesunout nebo jej nelze použít. Pro zajištění provozuschopnosti systému se využívá modulace budícího vlivu a kódování signálu v dopředném kanálu a za rozlišovacím spojem je instalován synchronní fázový detektor .
Adaptivní automatické řídicí systémy

Slouží k zajištění požadované kvality procesu s širokým spektrem změn charakteristik řídicích objektů a poruch.

Je třeba rozlišovat dva způsoby organizace adaptace: adaptaci vyhledávání a adaptaci s indikací objektu, tedy s experimentálním vyhodnocením jeho matematického modelu.

Podle typu informací v ovládacím zařízení

Uzavřená samohybná děla

V uzavřených automatických regulačních systémech je regulační akce tvořena v přímé závislosti na regulované hodnotě. Spojení výstupu systému s jeho vstupem se nazývá zpětná vazba . Zpětnovazební signál se odečítá od povelového vstupu. Taková zpětná vazba se nazývá negativní . Mohlo by to být naopak? Ukazuje se, že ano. Zpětná vazba se v tomto případě nazývá pozitivní, zvyšuje nesoulad, to znamená, že má tendenci „otřásat“ systémem. V praxi se kladná zpětná vazba využívá např. u generátorů k udržení netlumených elektrických oscilací.

Otevřít ACS

Podstata principu otevřeného řízení spočívá v pevně definovaném ovládacím programu. To znamená, že řízení se provádí „naslepo“, bez sledování výsledku, pouze na základě modelu řízeného objektu zabudovaného v ACS. Příklady takových systémů: časovač , řídicí jednotka semaforů, automatický systém zavlažování trávníku, automatická pračka atd.

Na druhé straně existují:

  • Otevřená smyčka nastavením akce
  • Narušené otevřené

Charakteristika samohybných děl

Podle popisu proměnných se systémy dělí na lineární a nelineární . Lineární systémy zahrnují systémy skládající se z prvků popisu, které jsou dány lineárními algebraickými nebo diferenciálními rovnicemi .

Pokud se všechny parametry pohybové rovnice systému v čase nemění, pak se takový systém nazývá stacionární . Pokud se v čase mění alespoň jeden parametr pohybové rovnice systému , pak se systém nazývá nestacionární nebo s proměnnými parametry .

Systémy, ve kterých jsou definovány vnější (nastavení) vlivy a jsou popsány spojitými nebo diskrétními funkcemi v čase, patří do třídy deterministických systémů.

Systémy, ve kterých probíhají náhodné signálové nebo parametrické vlivy a jsou popsány stochastickými diferenciálními nebo diferenčními rovnicemi, patří do třídy stochastických systémů.

Pokud má systém alespoň jeden prvek, jehož popis je dán parciální diferenciální rovnicí , pak systém patří do třídy systémů s distribuovanými proměnnými .

Systémy, ve kterých je spojitá dynamika generovaná v každém okamžiku času proložena jednotlivými příkazy zaslanými zvenčí, se nazývají hybridní systémy .

Příklady automatických řídicích systémů

Podle charakteru řízených objektů lze rozlišit biologické, ekologické, ekonomické a technické systémy řízení. Příklady technického řízení zahrnují:

Koncept úpravy řídicího systému

Seřízením řídicího systému se rozumí soupis výpočtových a experimentálních prací zaměřených na nalezení parametrů seřízení regulátoru, které zajistí požadovanou kvalitu regulace, organizace a provádění plnohodnotných zkoušek v provozní výrobě nebo výpočtových experimentů pro potvrzení optimálnost zvolených parametrů. Důkazem optimality by měly být výsledky činnosti regulátoru pro několik hodnot parametrů ladění, mezi nimiž jsou optimální. Parametry ladění jsou jejich číselné hodnoty pro konkrétní regulátor, omezení rozsahů jejich variace během vyhledávání a také kritéria kvality.

Pojem ladění řídicího systému je poměrně široký – vše závisí na cíli a podmínkách ladění. Při nastavování jakýchkoli řídicích systémů, zejména v tepelné energetice, je třeba vzít v úvahu vnitřní nejednotnost prováděných prací.

Úspěšnost naladění regulátoru závisí na úplnosti informací o předmětu regulace. Během provozu systému lze zároveň získat nejúplnější a nejspolehlivější informace. Praktické ladění je proto třeba vždy začít s nedostatkem informací a připravit se na nejrůznější překvapení.

V každém případě je však zajištění udržitelnosti povinným požadavkem.

Na výsledky ladění lze klást následující požadavky, které lze klasifikovat jako dostatečné:

  1. zajištění provozuschopnosti řídicího systému (možnost zapnout regulátor);
  2. zajištění provozu regulátoru s danou rezervou stability (garance stabilního provozu);
  3. poskytující optimální parametry, které zaručují minimum zvoleného kvalitativního kritéria.

Výše uvedený výčet dostatečných požadavků je výčtem fází uvádění do provozu, které je nutné absolvovat pro dosažení maximální kvality řídicího systému. Fáze mohou být provedeny okamžitě na začátku výroby nebo mohou být od sebe odděleny v čase. [2]

Požadavky na automatické řídicí systémy

Hlavním účelem automatického řídicího systému je zajistit danou shodu mezi vstupními a výstupními souřadnicemi. V případě sledovacího systému musí být vstupní souřadnice v každém okamžiku rovna výstupu. Vzhledem k tomu, že automatický systém pracuje na základě porovnávání vstupních a výstupních souřadnic, je taková rovnost v zásadě neproveditelná a lze hovořit pouze o dosti malém rozdílu mezi vstupními a výstupními souřadnicemi. [3]

Viz také

Poznámky

  1. ↑ A. V. Andryushin, V. R. Sabanin, N. I. Smirnov. Management a inovace v tepelné energetice. - M: MPEI, 2011. - S. 15. - 392 s. - ISBN 978-5-38300539-2 .
  2. ↑ Stephanie E.P. Základy výpočtu nastavení regulátorů tepelných a energetických procesů /E. P. Stephanie. M., 1982. - 325 s.
  3. ↑ E. A. Fedosov, A. A. Krasovsky, E. P. Popov a další . Encyklopedie. Automatické ovládání. Teorie. - M. , 2000. - S. 20. - 688 s. — ISBN 5-217-02817-3 .

Literatura

  • Yashkin II Kurz teorie automatického řízení. M., Nauka, 1986
  • Polyak B. T., Shcherbakov P. S. Robustní stabilita a kontrola. M., Nauka, 2002
  • Besekersky V. A., Popov E. P. Teorie automatických řídicích systémů. M., Science, 1966
  • Tsypkin Ya. Z. Základy teorie automatických systémů. M., Nauka, 1977
  • Novikov DA Teorie řízení organizačních systémů . 2. vyd. — M.: Fizmatlit, 2007.
  • Krasovskiy AA Dynamika spojitých samonastavovacích systémů. M. 1963
  • Morosanov I. S. Reléové extremální systémy. M., Science, 1964
  • Samonastavovací a extrémní automatické řídicí systémy Kuntsevich VM Impulse. K, Science, 1966
  • Rastrigin L. A. Systémy extrémní kontroly. M., Nauka, 1974
  • Butko GI, Ivnitsky VA, POryvkin Yu. P. Hodnocení charakteristik systémů řízení letadel. M., Mashinostroenie, 1983
  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích