Автоматты басқару жүйелерінің элементтері

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

1 АжБЖ синтезі және анализ

АжБЖ - ғылыми және техникалық пән, ол нысандар мен басқару жүйелерінің математикалық модельдерін құрастыру негізінде жүйелік ұйымдастырудың негізгі принциптерін оқытады. Бұл жобаланатын жүйелердің сипаттамалары мен қасиеттерін бағалауға және сапаның қажетті талаптарына жауап беретін жүйелер құруға мүмкіндік береді.

Анализ - басқару жүйесін оның математикалық моделін құрастыру жолымен зерттеу және осы модельдің қасиеттерін меңгеру. Анализ автоматты реттеу жүйесінің моделі басқару есебін (міндетін) шешуге күйі келетінін анықтау мақсатымен жүргізіледі, егер шеше алмаса онда қандай тәсілдермен және жабдықтармен жүйені жұмысқа қабілетті қылуға болатындығын анықтайды.

Синтез - (теориялық құрастыру) - бұл басқару нысанының «мінез-қылығына» сәйкес келетін басқару жүйесінің моделін құру.

Басқару жүйесі- бұл бір немесе бірнеше басқарылатын нысандардың және оларды басқаратын жүйелердің жиынтығы. Қандай-да болсын автоматты реттеу жүйесінің іс-әрекеті нысанның жұмысын немесе қажетті режимде процестің өтуін сипаттайтын реттелінетін шамалардың ауытқуын табудан және осы нысанға немесе процеске сол ауытқуларды жоя отырып әсер етуден тұрады.

Автоматты басқару теориясындағы негізгі мәселелерге өтпелі процестердің тұрақтылығы, сапасы, статикалық және динамикалық дәлдік, автотербеліс, оптималдандыру, синтездеу және идентификациялау жатады.

Автоматты басқару жүйелері келесі бөлімдерден тұрады:

Шамалардың өзгеру сипатына байланысты:

Үзіліссіз әрекетті жүйелеря;
Импульстік әрекетті жүйелер;
Дискретті әрекетті жүйелер;
Релелі әрекетті жүйелер;

Математикалық әрекеттеріне байланысты:

Сызықты жүйелер;
Сызықты емес жүйелер;

Статикадағы қателіктер типіне байланысты:

Статикалық АБЖ;
Астатикалық АБЖ;

Автоматты басқару теориясында зерттеу нысаны ретінде ақиқат физикалық нысандар және басқару жүйелері емес, ал олардың математикалық модельдері қолданылады. Автоматты басқару жүйесінің математикалық моделін құрастыру әдісі үш негізгі кезеңдерден тұрады:

Автоматты басқару жүйелерінің элементтерінің: басқару нысанының, ақпараттық-өлшегіш кешендердің, атқарушы құрылғылардың математикалық модельдері құрылады.

Басқару жүйелерінің элементтерінің байланыстарының математикалық моделдері құрастырылады.

Басқару жүйесінің сыртқы ортамен әсерінің математикалық моделі құрылады.

Автоматты басқару жүйесінің математикалық модельдерін қалыптастыру негізінде ақиқат жүйеде өтетін физикалық процестердің математикалық сиптатамасы жатыр.

2 АжБЖ

АжБЖ кез келген объектіні бір жағынан тұтас ретінде, екінші жағынан - құрама бөлшектерінің өзара байланысы ретінде қабылдауға болады.

Бұл мағынаны келесі ұғымдармен сипаттауға болады:

өзара байланысқан бөлшектерден тұратын кез келген күрделі жүйе ретінде қарастыруға болады;

жүйені сипаттау кезінде, оны құрама бөлшектерге бөлуге болады. Әрбір бөлшекті тағы да ұсақ бөлшектерге бөлуге болады. Мұнда бөлу деңгейін дұрыс таңдау қажет;

жалпы жүйенің мінез-құлқын көру үшін, элементтердің ішкі механизмдерін білу қажет емес. Кіріс-шығыс қатынасын білу жеткілікті;

жүйенің мақсаты: сапалы немесе бөлек бөлшектерінің жалпы механикалық жұмыс санынан нәтиже алу.

Техникалық жүйенің анықтамасын берейік.

Техникада жүйе ретінде - кез келген техологиялық процесті орындайтын және өзара энергия, ақпарат және заттар ағымдармен байланысты, машиналардың және құрылғылардың жиынтығын келтіруге болдады [3] .

Жүйенің маңызды сипаттамасы ретінде оның динамикасын жатқызуға болады. Ол арқылы жүйенің мінез-құлқын болжап және берілген мақсатына сәйкес басқарылатын әсерін дұрыс таңдауға болады [3] . Сонымен динамикалық жүйенің анықтамасын келтіруге болады.

Динамикалық жүйе - ол кез келген жүйенің мінез-құлқы мен қасиеттері уақытқа тәуелді болатын жүйе. Математикалық модельдерде динамикалық жүйенің уақыты ол тәуелсіз аргумент болып келеді.

Автоматты реттеу және басқару теориясында динамикалық жүйе - ол басқарылатын объектінің және құрылғылардын жиынтығы [3] .

Динамикалық жүйелерге автоматты басқарылатын жүйелер (АБЖ) жатады. АБЖ жалпы сұлбасы 2 - суретте көрсетілген.

АБЖ кірісіне реттеу параметрінің мәнін аңықтайтын кез келген X(t) әсер енгізіледі. Ол салыстыру элементінің бір кірісіне беріледі;

салыстыру элементі, X(t) сигналымен кері байланыс датчигінен түскен L(t) сигналды салыстырып, шығысында e(t) қате сигналын құрайды;

кері байланыс датчигі, Y(t) реттеу парамтрінің шамасын X(t) сигналының өлшеміне, оның жаратылыс сигналына ұқсайтын сигналдарға түрлендіреді. Сонымен қоса, ол, Y(t) сингалының мәнін бақылау үшін адамға ыңғайлы түрінде көрсете алады;

басқарылатын құрылғы, e(t) сигналының таңбасына және шамасына байланысты, U(t) басқару әсерін құрып және оны басқару объектісінің кірісіне жібереді;

басқару объектісінің Y(t) шығысының мәні кері байланыс датчигіне кіреді;

U(t) сигналынан басқа, басқару объектісінде құрылғыға берілген режимінде жұмыс істеуіне кедергі болатын, сыртқы кездесоқ факторлар әсер етеді, олар F(t) ауытқу әсерлері деп аталады;

U(t) сигналы, L(t) сигналы, сонымен қоса Y(t) сигналы, X(t) сигналына тең болғанға дейін өзгереді.

X(t) - беру әсері; e(t) - қате сигналы; U(t) - басқару әсері;

F(t) -ауытқу әсері; Y(t) - реттеу параметрі (координата) ;

L(t) -кері байланыс сигналы; К. Б. - кері байланыс.

2 - сурет

3 Автоматты бақылау және басқару жүйесінің критериялары мен функционалды жұмысының сапасы

Жүйелердің және жеке бөлшектерінің жұмыс сапасы мен қасиеттерін, олардың статикалық және динамикалық сипаттамаларымен бағалауға болады.

Егер жүйеде (объектіде) энергия және заттың ауысу процесі тоқтаған болса, кіріс координатасының шығыс координатасына тәуелді байланысын жүйенің (объектінің) статикалық сипаттамасы деп айтады.

Жүйенің (объектінің) динамикалық сипаттамасы деп - жүйеге (объектіге) белгілі бір қасиеттерімен сыртқы әсер еткен, шығыс координатасының уақытқа тәуелді байланысын айтады.

Динамикалық жүйелердің маңызды сипаттамасы ол тұрақтылық болып табылады.

Динамикалық жүйе тұрақты болып есептеледі , егер сыртқы ауытқу әсерлерінің әрекеті тоқтаған соң, жүйе бұрынғы күйіне қайтып немесе жаңа тұрақты күйге келетін болса. Нақты техникалық жүйе тұрақты болуы керек .

3-суретте динамикалық жүйелердің (ДЖ) түріне байланысты шығыс координаттардың графиктерімен мысалдары көрсетелген: тұрақсыз динамикалық жүйе (а), нейтралды тұрақты жүйе (б) және абсолютті тұрақты динамикалық жүйе (в) .

Тұрақты ДЖ жұмыс тиімділігін тура және интегралдық сапа бағалары бойынша бағалайды. Бағаларды динамикалық сипаттамалардың графиктері бойынша есептеп шығарады, яғни өтпелі процесс арқылы.

Өтпелі процесс дегеніміз - жүйенің бір тұрақталған күйінен екінші тұрақталған күйіне ауысатын процесті айтамыз. Бейтарап (монотонды) және тербеліс өтпелі процестері болады.

3. 1 - сурет - Динамикалық жүйелердің тұрақтығының түрлері

Динамикалық жүйелерді математикалық модельдеу немесе бақылау нәтежесінде, тұрақты зерттеу объектілерінің 3. 2 және 3. 3 -суреттінде көрсетілген түрлі динамикалық сипаттамалары алынған деп есептейік.

3. 2- сурет -Динамикалық жүйенің тербеліс

сипаттамасының сапа бағасы

3. 3 - сурет - Динамикалық жүйенің монотонды

сипаттамасының сапа бағасы

Oсы сипаттамалар бойынша келесі бағалар анықталуы мүмкін:

Yуст. - Y(t) қалыптасқан (берілген) сигналының мәні;
e(t) - динамикалық қате (e(t) сигнал), келесі формуламен есептеледі:

3) e(t) уст. - шексіздікке ұмтылатын t кезіндегі қалыптасқан статикалық қате;
4) D - жарамды қате аумағы, D = ұ2. 5%*Yуст. (бес пайыздық трубка) ;
5) tп - өтпелі процестің уақыты, бұл кірістік әсерді объектіге Y(t) беру моментінен D аймағына түскен моментке дейінгі уақыт;
6) n - тербелмелілік (tп уақытындағы толық тербелістердің саны;
7) Ymax - Y(t) максималды шығарылуы;
8) қайта реттеу - келесі формула арқылы анықталады:

Басқарылатын динамикалық жүйенің (мысалы, қазан агрегаты немесе турбиналық генераторды) tn өтпелі процестің минимум уақыты, минимум e _{уст. .} статикалық қатесі нөлге ұмтылуы керек, тербелмелілігі n=3-5, қайта реттеуі s % < 30 % болуы керек. ДЖ басқару процесіне жұмсалатын энергетикалық шығындардың сапасын бағалаумен байланысты, алайда бұл шығындарды сапаның тура бағалары бойынша бағалау қиын, өйткені бірнеше бағаларды бір мезгілде салыстыру қажет. Cапаның интегралдық бағасы кешенді сипаттаманы береді, ол көптеген техникалық жүйелер үшін жүйені бір күйден екіншіге ауыстыруға жұмсалатын энергетикалық шығындарға тура пропорционал .

Біз келесі интегралдық бағаларды қолданамыз:

1. Тура интегралдық баға (монотонды өтпелі процестердің сапасын бағалау үшін қолданылады) :