Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

А. Вид цілі, мети (задачі) управління



А1. Системи стабілізації. Мета

Хзд - X(t)→0 ; xзд=const (3.1)

Використовуються різні критерії якості, а загальним

, " t Î(t0,t1)

Тут же: зміна завдання від хзд1 до хзд2

Хзд, Х(t) – відповідно задане та поточне значення регульованої координати

А2. Системи програмного за виходами управління

xзд ®var при наперед заданих функціях часу

Тут є два підкласи:

А2.1. Системи часового програмного за виходами управління, коли xзд(t) жорстко визначається за часом;

А2.2. Системи координатного програмного за виходами управління, коли xзд(t) визначаються рівнем значень деяких координат системи вищого рангу, а значення моментів часу зміни довільні.

 

А3. Системи слідкуючого управління

х(t)® xзд(t), " t Î(t0,t1), xзд = var – функція довільного вигляду, наперед не відома. Показники якості слідкування визначаються, як правило, значеннями не тільки х(t), а й їх похідних

Для підвищення точності слідкування необхідно мати якомога більшу інформацію стосовно функції xзд(t).

А4. Системи екстремального управління

Мета: показник якості функціонування

І (х(∞),z), z -збурення

утримується в заданій області наближення до наперед невідомого і змінюваного в області змінних х, xзд екстремальному значенню.

І (…) ® extr,

при обмеженнях: х(t)ÎWх…

Критерії І обираються, звичайно, індивідуально для кожного об’єкта, але часто це – втрати на переміщення в області екстремума (“рыскание”) DІ=|І-Іopt| та швидкодія, тобто час переводу режиму функціонування в стан, близький до Іopt.

ПРи екстремальному управлінні використовуються також системи класів А2 та А3 для забезпечення якості перехідних процесів.

Часто використовується extr статичної характеристики.

А5. Системи оптимального управлінння

Мета: на протязі часу Dt=t1-t2 функціонування об’єкта забезпечити екстремум функціонала:

(3.2)

в межах допустимих змін параметрів та при існуючих моделях.

Часто ставиться задача: перевести координати об’єкта зі стану х(t0) в стан х(tк) при І ® extr, що відповідає певній траекторії та U.

А6. Термінальні системи управління

Мета: перевести об’єкт в заданий кінцевий стан х(tк) чи в задану область в призначений чи довільний час t=(tк).

Показник якості формується в залежності від обмежень на траєкторію руху, збурень та прогнозованих х(t), це:

промах І=|x(tk) – xзд;

ризик І=M{Y(І)}, M - математичне сподівання заданої функції Y втрат в кінцевому (термінальному) стані;

квадратичний показник:

І=M{(x(tk) – хзд)2} (3.3)

Ці системи можна розгядати як підклас систем оптимального управління, але за постановкою та спеціальними методами синтезу доцільно виділяти їх в окремий клас.

 

Б. Способи компенсації збурень

Б1. Способи компенсації координатних збурень

Б1.1. Системи управління за збуренням

DZ

K01

Kz
К0 DZ

DC

DC

Kx
зд

К0 ОУ

 
 


СУ

 

Рис.3.2. Структура системи управління за збуренням

 

Організовується штучний канал DZ®DC по кожному збуренню Zi для його компенсації. Значення параметрів операторів управляючого пристрою Кх, Кz, знаходять з умови компенсації, тобто

ΔX =ΔXзд,

тоді:

ΔX= ΔXзд·Кх·К0+ΔZ· Кz· К0+ ΔZ· К01, (3.4)

де: Кх=1/ К0; Кz= - К01 / К0

 

Підставивши маємо:

ΔX= ΔXзд·1/ К0·К0+ΔZ·(- К01 / К0 )· К0+ ΔZ· К01, (3.5)

тобто

ΔX =ΔXзд

 

В цьому способі:

В залежності від значення Кz можна отримати різний ступінь компенсації DZ, або навіть перекомпенсацію;

при будь-яких значеннях Кх , Кz зберігається стійкість системи (при стійкому об’єкті).

Обмеження: спосіб застосовується при повільно змінюваних Z;

для компенсації Z його необхідно вимірювати;

для досягнення ΔX»ΔXзд необхідно забезпечити стабільність параметрів Кх , Кz, які залежать від параметрів об’єкта.

 

Б1.2. Системи управління за відхиленням

DZ

                                                       
                           
 


DC

DCзд DC* DU k01 DC

                       
   
     
Кх
         
 
 
 


oy

cy

 
 

 


Рис.3.3.Структура системи управління за відхиленням

 

Значення DC та DCзд порівнюються неперервно або з деякою циклічністю. При цьому:

DC=K0 DU – K01 DZ,

DU=Kx × DC* (3.6)

DC*=DCзд - DC

 

або:

DC= (3.7)

Похибка управління, викликана дією збурення:

dC= (3.8)

Повна компенсація можлива при Кх ®¥, або компенсація тим повніша, чим “сильніша” нерівність

1+ К0Кх01 (3.9)

Методична похибка викликана тим, що

(3.10)

при кінцевих значеннях К0 , Кх, тобто мета управління досягається з тим більшою точністю, чим “сильніша” нерівність

К0Кх>1, К0Кх01 (3.11)

Переваги: немає потреби у вимірюванні DZ;

частково компенсуються збурення на параметри системи К0, К01, Кх, цей ефект тим більший, чим більший добуток К0 × Кх

Обмеження у застосуванні:

при збільшенні значення коефіцієнта підсилення Кх при наявності диференційних операторів К0, К01, Кх підвищення ступеню компенсації збурень обмежується вимогами стійкості, тому завжди є проблема: статична точність – стійкість.

Зауваження:

1. Викладені співвідношення відносяться до статичних систем. При наявності в контурі управління інтегруючої ланки повна компенсація забезпечується при кінцевих значеннях К0 , Кх , але проблема стійкості усугубляється.

1. При багатоємкісних об’єктах, коли збурення діють на різні ємкості (а також в ТК) затосування одного контура вимагає усклад-нення оператора Кх або компенсація взагалі неможлива. Часто використовуються каскадні структури, які здійснюють роздільну компенсацію.

СУ DZ1 DZ2 ОУ

                                           
                     
 


Кх1
DCзд DC* DU2 DU1 1

 
 

 

 


Рис.3.4. Структура системи каскадного управління

 

Структура каскадної системи більш складна, але оператори Кх більш прості. Перший контур основний, другий – по Х1 – допоміжний, який настроюється на компенсацію DZ

 

Б1.3. Комбіновані системи

Спосіб компенсації – поєднання класів Б1.1 та Б1.2.

CY Zi DZj OY

КZ
k0 k01



DCзд

Кх
DC*

k0

           
   
 
   

 

 


Рис.3.5. Структура системи комбінованого управління

 

DC= (3.12)

Тоді для компенсації DZ необхідно:

К01 – К0Кz=0, (3.13)

тобто при кінцевих значеннях коефіцієнтів.

Переваги: проблема статична точність – стійкість розв’язується простіше;

частково компенсується дрейф значень коефіцієнтів Кхz, К0, К01

Зауваження: контур за збуренням DZ®DC використовується для найбільш сильно діючого збурення DZi, а зворотній зв’язок – для решти збурень в системі. Канал DZi®DC значно підвищує швидкість та точність.

 

Б2. Системи з компенсацією координатних та параметричних збурень

Ці системи – для нестаціонарних об’єктів, або об’єктів з невідомими характеристиками. Тоді принципи управління, які визначають функціональну структуру системи, можна класи-фікувати так:

за ступенем нестаціонарності динамічних властивостей об’єкта;

за способом завдання бажаного функціонування;

за способом компенсації впливу нестаціонарності об’єкта.

Загальним для цих класів систем – властивість адаптації за рахунок:

- вибору величини і частоти корекцій управляючих діянь на основі рекурентних алгоритмів обробки наявної інформації про хід процесів в об’єкті;

-зміни динамічних властивостей (параметрів) системи заданої структури (системи із самонастройкою);

- комутацією структури та режимів роботи системи (системи із змінною структурою).

 

Б2.1. Системи координатно-параметричного управління

Системи із самонастройкою використовують в тих випадках, коли степінь нестаціонарності динамічних характеристик ОУ є суттєвою, і її не вдається компенсувати ні зміною параметрів, ні додатковими діяннями.

Використовується два способи:

- організація прямого діяння від прямо чи непрямо (косвенно) вимірюваних нестаціонарних параметрів динамічних характеристик ОУ на змінювані координати ОУ;

- організаціяконтура компенсації із зворотнимизв’язками по вимірювальним нестаціонарним динамічним властивостям об’єкта

 

DZ

ОУ

K0, K01
Кхz ПКУ
DCзд DUk DC

           
   
     
 
 


DC


DUп DXп

ППУ

       
   


СУ

       
   
 
 


Рис.3.6. Структура системи координатно-параметричного управління

 

ППУ – пристрій параметричного управління;

ПКУ – пристрій координатного управління.

СУ – система управління

Основна проблема при створенні – оптимальне сполучення контурів координатного та параметричного управлінь.

 

Б2.2. Безпошукові системи із самонастройкою

Спосіб компенсації полягає у вимірюванні та неперервній ком-пенсації відхилень фактичної траекторії зміни координат, які визна-чають рівень якості функціонування об’єкта, від бажаних траекторій, які визначають заданий рівень якості.

ПКУ – пристрій координатного управління

ПСН – пристрій самонастройки

 

 

СУ(БССН) DZ

ПКУ

DU ОУ DC

K0, K01
Кx,Kz
DC

DUk

DCзд DUn

ПСН

DCзд DZ

DC

       
   
 
 

 

 


Рис.3.7. Структура безпошукової системи із самонастрой-кою

 

Бажаний режим роботи може бути оптимальним, тоді – оптимальні системи із самонастройкою. Можуть бути з явними оцінками: за контролем частотних характеристик, або кореляційних функцій вхід-вихід.

Пристрій самонастройки (адаптації) мінімізує відхилення фактичної траекторії від бажаної, формуючи DUn на ПКТ. Часом може бути додаткове діяння DUk.

 

Б2.3. Пошукові системи із самонастройкою

Спосіб компенсації – в автоматичному виборі за допомогою пошукового пристрою самонастройки таких значень параметрів основного контура, при яких забезпечується extr функціонала якості. Часто – процедури чисельного пошуку.

 

 
 


DZ

ПКУ Кx,Kz
ОУ K0, K01
DU DC

DCзд

DC

ФПЯ
DUn

ППЕ

Q

DC

CУ(ПССН)

 

Рис.3.8. Структура пошукової системи із самонастройкою

 

ПКУ – пристрій координатного управління;

ФПЯ – формувач показників якості управління;

ППЕ – пристрій пошуку екстремального значення показника якості.

Обмеження: швидкість процесу пошуку (швидкість збіжності) повинна бути більшою швидкості зміни динамічних властивостей об’єкта. При цьому – чим більша ця різниця, тим краща якість функціонування.

Б2.4. Автоматичні системи з ідентифікатором

Спосіб компенсації схожий на системи з еталонною моделлю, але в цьому випадку використовується повна або частково настроювана модель об’єкта, яка адаптується в процесі роботи.

ПКУ – пристрій координатного управління

 

 

       
   
 
 


DZ

 

ПКУ Кx,Kz
DCзд DU DC

ОУ K0, K01
DC

DU^

Ідентифі-катор

DCздк

DC

       
 
 
   

 

 


Рис.3.9. Структура адаптивної системи з ідентифікатором

 

За допомогою цієї моделі визначаються сукупності управляючих діянь, які забезпечують екстремальне або допустиме в конкретних випадках значення показника якості управління.

Для складних об’єктів, які характеризуються різними моделями використовуються кілька ідентифікаторів: оперативні (які відслідковують кількісні зміни параметрів) та стратегічні (які відслідковують зміни виду динамічних операторів структури об’єкта).

Б2.5. Системи із змінною структурою

В цих системах в залежності від бажаної якості регулювання та стану об’єкта дискретно змінюється закон регулювання, тобто структура системи (набір функціональних елементів та зв’язків між ними). Конкретний набір структур управляючого пристрою та логічні умови їх переключення в процесі зміни вихідних координат залежить не лише від виду математичного опису процесів в об’єкті та характеру зміни його параметрів, а й від того, які координати доступні вимірюванню.

В основі системи із змінною структурою лежать дві ідеї:

- перехідні процеси за збуренням чи зміною завдання складаються з відрізків (кусків) траєкторії системи, які відповідають різним динамічним ланкам, що автоматично комутуються при виконанні наперед встановлених співвідношень між значеннями координат об’єкта, регулюючого пристрою та збурень;

- створюється штучний ковзний рух в системі; характерний для нелінійних систем, який практично не залежить від змінюваних параметрів об’єкта. Цей рух забезпечується вибором відповідних операторів в законі управління та порядку їх переключення.

Ці системи використовуються як засіб боротьби із змінюваними параметрами об’єкта та для забезпечення високої якості регулювання, які є для систем з незмінюваною структурою часто протирічними.

[1,c.54-68, 2, c.125-142]

Контрольні питання

1. В чому проявляються особливості ієрархічних систем управління?

2. Охарактеризуйте основні класи задач управління

3. Назвіть типові функціональні структури систем управління

4. В чому особливості координатного, параметричного та структур-ного управління?

5. Наведіть приклади різних цілей систем управління

6. Які способи компенсації збурень застосовуються в складних системах управління?

7. В чому полягають особливості систем із змінюваною структурою?




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.