Разновидности схем и алгоритмов управления

1.2.1 Разомкнутое управление

Более обычным является разомкнутое управление. Структурная схема такового управления приведена на рис. 1.1, где УУ - устройство управления, ОУ - объект управления, х - входной сигнал, который может и отсутствовать, т.е. х=0 /4,5/.

Рис.1.1 Структурная схема разомкнутого управления

При разомкнутом управлении воздействие u c выхода УУ не находится в зависимости от сигнала y на выходе объекта Разновидности схем и алгоритмов управления управления и от случайного наружного возмущения z. Это приводит к понижению свойства управления.

1.2.2 Разомкнутое управление с компенсацией возмущения

Обозначенный выше недочет отчасти устраняется при разомкнутом управлении с компенсацией возмущения. Структурная схема такового управления приведена на рис.1.2.

Рис. 1.2. Структурная схема разомкнутого управления

с компенсацией возмущения

В этой схеме дополнительно введены Разновидности схем и алгоритмов управления сумматор и датчик Д, модифицирующий возмущение z в сигнал u2. В итоге воздействующий на ОУ сигнал u=u1+u2 находится в зависимости от возмущения z и при определенных критериях может скомпенсировать его воздействие на ОУ.

1.2.3 Замкнутое управление

Высококачественного управления можно достигнуть и без измерения возмущения z. Для этого употребляется оборотная связь, по Разновидности схем и алгоритмов управления которой сигнал у с выхода ОУ поступает на УУ и заносит коррективы в сигнал управления u.

Структурная схема управления с оборотной связью приведена на рис.1.3. Такое управление именуется замкнутым.

Рис. 1.3 Структурная схема управления с оборотной связью

1.2.4 Замкнутое управление с компенсацией возмущения

Более высочайшее качество управления достигается при замкнутом управлении с компенсацией Разновидности схем и алгоритмов управления возмущения. Структурная схема такового управления приведена на рис. 1.4.

Рис. 1.4 Структурная схема замкнутого управления

с компенсацией возмущения

Эта схема является суперпозицией схем на рис.1.2 и 1.3.

1.2.5 Стабилизация

Стабилизация - это такое управление, при котором обеспечивается всепостоянство сигнала у на выходе ОУ при изменении критерий его работы и наличии случайных возмущений z. Входной сигнал х в Разновидности схем и алгоритмов управления данном случае является образцом, т.е. х=соnst.

1.2.6 Программное управление

При программном управлении обеспечивается данное во времени либо в пространстве изменение сигнала у на выходе ОУ. Программное управление реализуется по схемам, приведенным на рис.1.1, 1.2, 1.3, 1.4.

Требуемый закон конфигурации сигнала у хранится в запоминающем устройстве.

1.2.7 Следящее управление

При следящем управлении закон конфигурации Разновидности схем и алгоритмов управления сигнала х заблаговременно неизвестен. В следящих системах сигнал у должен с определенной степенью точности выслеживать случайные конфигурации входного сигнала х. Примером следящей системы является система автоматического наведения зеркала антенны радиостанции на парящий самолет либо искусственный спутник Земли. Следящее управление реализуется по схемам на рис. 1.3 и 1.4.

1.2.8. Экстремальное управление

Управление с поиском Разновидности схем и алгоритмов управления экстремума либо экстремальное управление применяется тогда, когда нужно поддерживать наибольшее либо малое значение выходного сигнала у при изменении входного сигнала х и случайного воздействия z. Структурная схема экстремального управления объектом приведена на рис.1.5, где УПЭ - устройство поиска экстремума.

Рис. 1.5. Структурная схема экстремального управления

На рис.1.6 приведены графики зависимостей y = f(u) при Разновидности схем и алгоритмов управления х=const для ОУ экстремальных систем с поиском максимума (а) и минимума (б).

Рис. 1.6 Графики зависимостей y=f(u) для ОУ экстремальных систем

с поиском максимума (а) и минимума (б)

В точке максимума функции y=f(u) производятся условия: а в точке минимума:

Основной неувязкой поиска экстремума является неопределенность направления Разновидности схем и алгоритмов управления конфигурации управляющего сигнала u в исходный момент поиска. Вправду, по одному значению сигналов u1 и у1 нельзя найти направление конфигурации сигнала u. Для этого нужно сделать маленькое приращение сигнала u в всякую сторону от начального значения u1 и найти символ производной Символ производной определяется в УПЭ. Если в системе Разновидности схем и алгоритмов управления с поиском максимума (рис. 1.6.а) величина , то направление конфигурации сигнала u выбрано правильно. В неприятном случае при направление конфигурации сигнала u нужно поменять на обратное.

В системе с поиском минимума (рис. 1.6.б) все напротив: при направление конфигурации сигнала u правильное, а при неверное, т.е. система удаляется от минимума Разновидности схем и алгоритмов управления сигнала умин на выходе ОУ.

Примером экстремальной системы является автоматом настраивающийся на частоты телевизионных станций телек. Тут входными являются сигналы на различных частотах от разных ТВ-передатчиков, сигнал управления изменяет характеристики резонансных контуров ТВ-приемника, а выходным является сигнал видеоизображения.

1.2.9 Наилучшее управление

Хорошим именуется такое управление, при котором Разновидности схем и алгоритмов управления в определенном смысле достигается лучший итог. Но до того как воплотить наилучшее управление, нужно сделать последующее:

1. Сконструировать аспект рационального управления.

2. Выразить этот аспект математически.

3. Отыскать решение рационального управления в виде алгоритмов и программ.

Лучше, чтоб каждое управление было хорошим. Но среднее управление не всегда реализуемо, т.к. или не Разновидности схем и алгоритмов управления удается отыскать серьезного решения для рационального управления, или техническое выполнение устройства управления оказывается очень сложным либо на физическом уровне нереализуемым.

Вот некие примеры формулировки разных критериев рационального управления.

1. Нужно так изменять скорость движения автомобиля, передвигающегося по прямой от пт А до пт Б, чтоб время в пути было наименьшим Разновидности схем и алгоритмов управления.

2. Нужно так изменять скорость движения автомобиля от пт А до пт Б, чтоб расход горючего был наименьшим.

3. Нужно так изменять скорость движения автомобиля от пт А до пт Б, чтоб время в пути t было в данных границах t1­ < t < t2 , и расход горючего был наименьшим.

4. Нужно так изменять скорость Разновидности схем и алгоритмов управления движения автомобиля, чтоб при припасе горючего в Q л. уехать от пт А на наибольшее расстояние.

Сконструировать аспект рационального управления несложно. Труднее выразить его математически в виде так именуемой мотивированной функции, которая при рациональном управлении должна быть или наибольшей, или малой.

Попробуем выразить математически мотивированную функцию для первого аспекта Разновидности схем и алгоритмов управления, самого обычного с математической точки зрения.

Для этого сначала введем некие допущения и ограничения: мощность мотора автомобиля позволяет развивать наивысшую скорость vмакс, а при разгоне и торможении движение автомобиля будем считать равноускоренным.

Тогда изменение скорости движения автомобиля во времени v(t) при движении его по прямой от Разновидности схем и алгоритмов управления пт А до пт Б будет происходить по графику, приведенному на рис. 1.7.

Рис. 1.7. График зависимости скорости движения автомобиля

где t1 - время разгона до скорости vмакс,

t2 - время движения со скоростью vмакс,

t3 - время торможения

Расстояние, пройденное автомобилем, определяется по формуле:

s = ,

откуда получим:

0,5 t1 + t2 + 0,5 t3 = = T0 , (1.1)

где Т= t1+t2+t3 - время Разновидности схем и алгоритмов управления в пути.

Из физики равноускоренного движения имеем последующие ограничения:

где ау, аТ - ускорения автомобиля при разгоне и торможении.

Математическая запись мотивированной функции для первого аспекта будет иметь последующий вид:

Т= t1 + t2 + t3 = min (1.5)

Это выражение вместе с ограничениями (1.1) - (1.4) является математической записью первого аспекта рационального управления движением Разновидности схем и алгоритмов управления автомобиля. Это обычная задачка линейного программирования (ЗЛП), которая решается симплекс-методом. При 2-ух неведомых она может быть решена графическим способом /3/. Потому что обычно t3 << t1 , то примем t3 = 0.

Тогда ЗЛП становится двумерной и мотивированная функция воспримет вид:

Т= t1 + t2 = min (1.6)

при ограничениях:

(1.7)

На рис. 1.8 приведена допустимая область времен t1 и Разновидности схем и алгоритмов управления t2 , ограниченная выражениями (1.7) , и мотивированная функция Т= t1 + t2 = const.

Рис.1.8 Область допустимых значений времен t1 и t2 и мотивированная функция

Перемещая прямую Т=t1+t2=1,5T0 параллельно самой для себя в сторону уменьшения Т, найдем малое время в пути:

.

Из этого выражения следует, что время в пути Тмин Разновидности схем и алгоритмов управления тем меньше, чем больше ускорение при разгоне ау при фиксированном расстоянии S и наибольшей скорости движения vмакс. Мы получили тривиальный метод рационального управления автомобилем по аспекту 1 - нужно как можно резвее разогнаться до скорости vмакс и ехать с этой скоростью до конца пути.

Аспекты 2, 3 и 4 имеют более сложную мотивированную функцию и Разновидности схем и алгоритмов управления требуют решения довольно сложных математических задач.

Тщательно наилучшее управление изучается в курсе “Теория рационального управления”.


1.2.10 Адаптивное управление

Адаптивным именуется такое управление, метод и программка работы которого меняются зависимо от конфигурации наружных критерий. Системы, в каких реализуется адаптивное управление, именуются адаптивными. Они разделяются на два вида - самонастраивающиеся и самоорганизующиеся. В самонастраивающихся Разновидности схем и алгоритмов управления системах при изменении наружных критерий меняются только методы и программки управления, а в самоорганизующихся системах при изменении наружных критерий меняются как методы и программки управления, так и структурная схема управления. Такие системы относятся к классу сложных систем.


raznost-kvadratov-pravila.html
raznostoronnyaya-fizicheskaya-podgotovka-yunih-sportsmenov.html
raznourovnevie-zadaniya-v-fizicheskom-laboratornom-praktikume-pedagogicheskogo-vuza-referat.html