С. П. Макаревич, М.Қ. Қылышқанов Автоматты реттеу теориясы бойынша лекциялар
жүктеу/скачать 10,8 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 1.4 АРЖ-лерін жіктеу
| 1.3 АРЖ-нің негізгі элементтері
Кез келген АРЖ-сі оның құрамында өздігінен функция орындайтын жеке элементтерден тұрады. АРЖ-нің элементтерінің құрамын, олардың міндетін және өзара әрекеттестігін көрсететін құрылымдық кескін АРЖ-нің функционалдық нұсқасы деп аталады. Бір реттелетін шамасы бар АРЖ-нің типтік функционалдық нұсқасы 1.9 суретте келтірілген. АРЖ нысаннан және автоматты реттегіштен тұрады. Реттеу нысаны – жүйенің негізгі элементі, яғни берілген (қажетті) режимін автоматты реттегіш қамтамасыз ететін машина немесе қондырғы. Реттегіштің құрамына кіретін құрылғылар мен элементтер функционалдық міндеті жағынан былайша жіктеледі: 1) Тапсырма беруші құрылғы (задатчик) g(t) басқарушы (тапсырма беруші) сигналды реттелетін шаманың берілген мәніне пропорционал және осы y(t) реттелетін шамамен салыстыруға қолайлы басқарушы сигналға түрлендіреді. 1.9 сурет 2) Салыстыру құрылғысы (СҚ) басқарушы сигнал мен кері байланыс сигналдарын салыстыру негізінде (t) қателік сигналын береді. 3) Күшейткіш-түрлендіргіш (КТ) қателік сигналын күшейтеді, оны берілген реттеу заңына сәйкес түрлендіреді орындаушы механизмді (ОМ) іске қосады. Орындаушы механизм реттеу органының (РО) күйін өзгерту түрінде нысанға реттеуші әрекет көрсетеді. Реттеу органы нысанның кірісіндегі энергетикалық немесе материалдық ағынның шамасын өзгертеді. 4) Датчик (Д) реттелетін шаманы осы шамаға пропорционал, g(t) сигналымен салыстыруға қолайлы ақпараттық өлшенетін сигналға түрлендіреді. Нақты жүйелер жоғарыда келтірілген жүйеден өзгеше болуы мүмкін. Құрылғылардың бір бөлігі болмауы мүмкін немесе басқа бір бөліктерімен біріктірілуі мүмкін. 1.4 АРЖ-лерін жіктеу АРЖ-лерін жіктеудің негізіне әртүрлі белгілерді жатқызуға болады. Реттелетін шаманың қажетті өзгеру заңы олардың ең негізгілерінің бірі болып табылады. Осы белгісі бойынша барлық АРЖ-лерін тұрақтандыру (стабилизациялау), бағдарламалық реттеу және қадағалаушы жүйелер деп бөлу қабылданған. Тұрақтандыру жүйелері реттелетін шаманың мәнін тұрақты етіп ұстап тұру үшін қолданылады. Бұл жүйелерде «баптау» немесе «тағайындау» деп аталатын тапсырма беруші әрекет өзгермейді. Тұрақтандыру жүйелерінің негізгі міндеті – реттелетін шаманы берілген мәнінен ауытқытатын ұйытқулармен күрес. Бағдарламалық реттеу жүйелері реттелетін шаманы алдын ала белгілі заң бойынша ұйытқулардың әрекеті кезінде белгілі бір дәлдікпен өзгертуге арналған. Өзгеру заңы уақыттың немесе басқа бір шаманың функциясы болуы мүмкін. Құрылымы жағынан бағдарламалық реттеу жүйесі тұрақтандыру жүйесінен едәуір күрделі тапсырма беруші құрылғылардың болуымен ерекшеленеді. Уақыттық бағдарламаның автоматты тапсырма беруші құрылғысы төмендегі мысалда синхранды қозғалтқыштан, профильді жұдырықшадан тұрады. Синхронды қозғалтқыш жұдырықшаны айналдырады, ал жұдырықша АРЖ-нің баптаушы органын қозғалтады (1.10 сурет). Осы мағынада кез келген бағдарламалық жүйе бағдарлама жасаушы құрылғысы бар тұрақтандыру жүйесі болып табылады. 1.10 сурет Қадағалаушы жүйелер реттелуші шаманы алдын-ала белгісіз заң бойынша өзгертуге арналған. Мұндай жүйелерде тапсырма беруші әрекет уақыт бойынша кездейсоқ өзгеретін функция болып табылады. Осындай жүйелердің қажеттілігі әртүрлі электрлік және электрлік емес шамаларды қашықтан өлшеу кезінде, қозғалатын нысандарды қашықтан басқарғанда, олардың қозғалысын қадағалағанда және т.б. пайда болады. Сигналдардың сипатына байланысты барлық жүйелер үздіксіз және дискретті (үздікті) болып екіге бөлінеді. Үздіксіз АРЖ-лерінде барлық сигналдар уақыттың үздіксіз функциясы болып табылады. Мұндай жүйе кірістік және шығыстық шамалары жайлап (секірмелі емес) өзгеретін құрылғылардан тұрады. Дискретті АРЖ-сінің құрамына кірістік шамасы жайлап өзгергенде шығыстық шамасы секірмелі түрде өзгеретін ең жоқ дегенде бір құрылғы кіруі керек. Реттеу нәтижесіне байланысты барлық АРЖ-лері статикалық және астатикалық болып бөлінеді. Егер жүйеге берілген әрекет нәтижесінде пайда болған өтпелі процестен кейін осы әрекет шамасынан тәуелді реттеу қателігі пайда болса, жүйе осы әрекетке қатысты статикалық деп аталады. Статикалық АРЖ-сінің мысалы ретінде 1.11 суретте көрсетілген резервуардағы судың деңгейін реттейтін жүйені келтіруге болады. Сұйық шығыны Q неғұрлым көп болған сайын ағып келетін су мен кететін судың мөлшері теңдігін қамтамасыз ету үшін қалтқы соғұрлым төмен тұру керек. Статикалық реттеу жүйесінің өзіне тән ерекшеліктері: реттелетін шаманың әртүрлі мәндері үшін жүйе тепе-теңдікте бола алады; реттелетін шаманың әрбір мәніне реттеу органының бір ғана күйі сәйкес келеді; реттеу органының күйі, ендеше реттелетін шама нысанның жүктемесіне тәуелді. 1.11 сурет Егер қандай да бір әрекет әсерінен кейін болатын өтпелі процесс аяқталғаннан кейін реттеу қателігі осы әрекет шамасына тәуелсіз нөлге тең болса, АРЖ-сі аталған әрекетке қатысты астатикалық деп аталады. Астатикалық АРЖ-сінің мысалы 1.12 суретте көрсетілген. Бұл жүйеде реттеу органының күйін тұрақты ток қозғалтқышы басқарады. Қалтқы берілген күйге келгенше қозғалтқыш жұмыс істеп тұрады. Бірак осы кезде реттелетін шаманың күйі әртүрлі болады. Жүйелерді статикалық және астатикалық деп бөлген кезде оның осы сипаты қай әрекетке қатысты екенін міндетті түрде көрсету керек. Мысалға, тапсырма беруші әрекетке немесе ұйытқуға қатысты астатикалық жүйе деп атап көрсету керек. Өйткені жүйе бір әрекетке қатысты астатикалық болғанымен, басқа әркетке қатысты статикалық болуы мүмкін. Реттеу жүйесінің жұмысын сипаттайтын теңдеулер жүйесін АРЖ-сінің математикалық моделі деп атайды. Математикалық модельдің сипатына байланысты барлық жүйелер сызықты және сызықты емес (сызықсыз) болып екіге бөлінеді. Жұмысы жеткілікті шамадағы дәлдікпен сызықты дифференциалдық теңдеулермен сипатталатын АРЖ-лері сызықты деп аталады. 1.12 сурет Жұмысы сызықсыз теңдеулермен сипатталатын АРЖ-лері сызықсыз деп аталады. Сызықты жүйелерді зерттеу басқаларына қарағанда көп жеңіл, өйткені олар үшін суперпозиция принципі орындалады. Бұл принципке сәйкес жүйенің сыртқы әрекеттер қосындысына реакциясы осы әрекеттердің әрқайсысына жүйенің жеке-жеке көрсететін реакцияларының қосындысына тең. Қосымша энергия көзінің бар немесе жоқ болуына байланысты барлық АРЖ-лері тікелей немесе тікелей емес реттеу жүйелеріне бөлінеді. Реттеу органы жүйенің сезімтал элементімен қозғалысқа тікелей келетін жүйелер тікелей реттеу жүйелері деп аталады. Осындай жүйенің мысалы ретінде жоғарыда келтірілген сұйық деңгейінің АРЖ-сін (1.11 сурет) келтіруге болады. Құрамына қателік сигналын қуаты бойынша күшейтетін құрылғы кіретін реттеу жүйелері тікелей емес реттеу жүйелері деп аталады. Бұл күшейту процесі арнайы энергия көзін пайдалану арқылы жүзеге асады. Мұндай жүйелерде қателік сигналы энергия көзінен энергияның орындаушы органға берілуін асқарады. Аталған реттеу жүйелері күрделірек болып келеді, бірақ реттеу дәлдігін арттыруға мүмкіндік береді. Осындай жүйенің мысалы ретінде жоғарыда қарастырылған судың деңгейін астатикалық АРЖ-сін (1.12 сурет) келтірге болады. Реттелетін айнымалылардың санына байланысты реттеу жүйелері бір өлшемді (бір реттелетін шамасы бар) және көп өлшемді (бірнеше реттелетін шамасы бар) деп бөлінеді. Көп өлшемді жүйелер байланысты және байланыссыз реттеу жүйелері болып бөлінеді. Көп өлшемді байланысты жүйелерде (көп өлшемді байланыссыз жүйелермен салыстырғанда) әр түрлі айнымалылардың реттегіштері тек ортақ реттеу нысаны арқылы ғана байланысып қоймай, сонымен қатар өзара байланысқан. Көп өлшемді жүйенің мысалы ретінде бу қазанын автоматтандыру жүйесін қарастыруға болады. Бұл жүйеде қазан жүктемесіне байланысты қоректендіруші судың, оттықтағы отын мен ауаның шығыны автоматты түрде өзгеріп отырады. Басқару әдісіне байланысты жүйелерді екі класқа жіктеуге болады: басқару нысанының өзгермелі жұмыс жағдайына бейімделмейтін жүйелер және бейімделетін, немесе адаптивтік, жүйелер. Бейімделмейтін жүйелер басқару процесі кезінде өздерінің қасиеттерін өзгертпейді. Мұндай жүйелер үшін алдын-ала бақылау (априорлық ақпарат) нәтижесінде типтік немесе ең ыңтимал жұмыс жағдайлары үшін жүйенің ең тиімді қасиеттерін қамтамасыз ететін құрылымды және баптау параметрлерін таңдап алады. Басқарылатын нысан жұмысының сыртқы және ішкі жұмыс жағдайларының өзгеруі кезінде басқару процесі үшін өзінің қасиеттерін өзгерте отырып ең тиімді нәтижелерді қамтамасыз ететін жүйелерді бейімделетін, немесе адаптивті жүйелер деп атайды. Егер басқару процесі кезінде баптау параметрлері мен басқарушы әрекеттер автоматты түрде өзгеретін болса, онда мұндай бейімделетін жүйелерді өздігінен бейімделетін жүйелер деп атайды. Егер бейімделу процессі кезінде жүйенің құрылымы өзгеретін болса, онда оны құрылымы айнымалы өздігінен бейімделетін жүйе деп атайды. Жоғарыда қарастырылғандардан басқа АРЖ-лерін жіктеудің басқа да белгілері болуы мүмкін, бұл автоматты басқару және реттеудің әдістері мен жабдықтарының сан алуан болатындығына байланысты. Қандай да бір жүйені мақсатты түрде таңдау технологияның талаптарына және берілген процесті немесе агрегатты басқару мақсаты бойынша анықталады. жүктеу/скачать 10,8 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|