Ili kutengeneza bunduki bora ya kujiendesha ni muhimu habari kamili kuhusu op-amp, kusumbua na mvuto mkuu, hali ya awali na ya mwisho ya op-amp. Ifuatayo, unahitaji kuchagua kigezo cha ukamilifu. Moja ya viashiria vya ubora wa mfumo vinaweza kutumika kama kigezo kama hicho. Hata hivyo, mahitaji ya viashiria vya ubora wa mtu binafsi kawaida hupingana (kwa mfano, kuongeza usahihi wa mfumo kunapatikana kwa kupunguza ukingo wa utulivu). Kwa kuongeza, mfumo bora unapaswa kuwa na kiwango cha chini kosa linalowezekana si tu wakati wa kufanya kazi nje ya hatua maalum ya udhibiti, lakini katika muda wote wa uendeshaji wa mfumo. Inapaswa pia kuzingatiwa kuwa suluhisho la tatizo udhibiti bora inategemea sio tu juu ya muundo wa mfumo, lakini pia juu ya vigezo vya vipengele vyake vinavyohusika.

Kufikia utendakazi bora wa ACS kwa kiasi kikubwa imedhamiriwa na jinsi udhibiti unafanywa kwa wakati, mpango ni nini, au kudhibiti algorithm. Katika suala hili, kutathmini ubora wa mifumo, vigezo muhimu hutumiwa, vilivyohesabiwa kama jumla ya maadili ya paramu ya ubora wa mfumo wa riba kwa wabunifu kwa wakati wote wa mchakato wa udhibiti.

Kulingana na kigezo cha ukamilifu kilichopitishwa, aina zifuatazo za mifumo bora zinazingatiwa.

1. Mifumo, bora kwa utendaji, ambayo hutoa muda wa chini zaidi wa kuhamisha op-amp kutoka jimbo moja hadi jingine. Katika kesi hii, kigezo cha ukamilifu kinaonekana kama hii:

ambapo / n na / k ni wakati wa mwanzo na mwisho wa mchakato wa udhibiti.

Katika mifumo hiyo, muda wa mchakato wa udhibiti ni mdogo. Mfano rahisi zaidi- mfumo wa kudhibiti injini ambayo inahakikisha muda mdogo wa kuongeza kasi kwa kasi fulani, kwa kuzingatia vikwazo vyote vilivyopo.

2. Mifumo, bora katika suala la matumizi ya rasilimali, ambayo inahakikisha kigezo cha chini

Wapi Kwa- mgawo wa uwiano; U(t)- kudhibiti hatua.

Mfumo kama huo wa kudhibiti injini hutoa, kwa mfano, matumizi ya chini mafuta kwa muda wote wa udhibiti.

3. Mifumo, bora katika suala la hasara za udhibiti(au usahihi), ambayo hutoa hitilafu ndogo za udhibiti kulingana na kigezo ambapo e(f) ni hitilafu inayobadilika.

Kimsingi, shida ya kubuni mfumo bora wa kudhibiti kiotomatiki inaweza kutatuliwa kwa njia rahisi zaidi ya kuhesabu yote. chaguzi zinazowezekana. Bila shaka, njia hii inahitaji gharama kubwa wakati, lakini kompyuta za kisasa hufanya iwezekanavyo kuitumia katika baadhi ya matukio. Ili kutatua matatizo ya utoshelezaji, tumeanzisha mbinu maalum calculus ya tofauti (njia ya juu, njia ya programu ya nguvu, nk), kuruhusu kuzingatia mapungufu yote ya mifumo halisi.

Kwa mfano, hebu tuchunguze ni nini udhibiti bora wa kasi wa motor ya umeme unapaswa kuwa. mkondo wa moja kwa moja, ikiwa voltage iliyotolewa kwake ni mdogo na thamani ya kikomo (/lr, na motor yenyewe inaweza kuwakilishwa kama kiungo cha 2 cha aperiodic (Mchoro 13.9, Mchoro 13.9), A).

Njia ya juu inakuwezesha kuhesabu sheria ya mabadiliko wewe (d), kuhakikisha muda wa chini wa kuongeza kasi ya injini kwa kasi ya mzunguko (Mchoro 13.9, b). Mchakato wa udhibiti wa motor hii lazima iwe na vipindi viwili, katika kila moja ambayo voltage u(t) inakubali mwisho wake thamani inayoruhusiwa(katika muda 0 - /,: u(t)= +?/ ex, katika muda /| - / 2: u(t)= -?/ pr)* Ili kuhakikisha udhibiti huo, kipengele cha relay lazima kijumuishwe kwenye mfumo.

Kama mifumo ya kawaida, mifumo bora ni kitanzi-wazi, kitanzi kilichofungwa na imeunganishwa. Iwapo udhibiti kamili unaohamisha op-amp kutoka hali ya awali hadi hali ya mwisho na ni huru au unategemea hafifu juu ya athari zinazosumbua inaweza kubainishwa kama utendaji wa wakati. U= (/(/), basi tunajenga mfumo wa kitanzi wazi udhibiti wa programu (Mchoro 13.10, A).

Programu bora ya P, iliyoundwa ili kufikia upeo wa kigezo cha ubora unaokubalika, imepachikwa kwenye kifaa cha programu ya PU. Kulingana na mpango huu, usimamizi unafanywa

Mchele. 13.9.

A- na kifaa cha kudhibiti kawaida; b - na kidhibiti cha ngazi mbili

kifaa

Mchele. 13.10. Mipango ya mifumo bora: A- wazi; b- pamoja

Vifaa vya mashine ya CNC programu kudhibitiwa na roboti rahisi zaidi, roketi zinazinduliwa kwenye obiti, nk.

Ya juu zaidi, ingawa pia ni ngumu zaidi, ni pamoja mifumo bora(Mchoro 13.10, b). Katika mifumo hiyo, kitanzi kilicho wazi hutoa udhibiti bora kulingana na programu fulani, na kitanzi kilichofungwa, iliyoboreshwa ili kupunguza makosa, inashughulikia ukengeushaji wa vigezo vya matokeo. Kutumia kamba ya kipimo cha usumbufu /*, mfumo unakuwa wa kutofautiana kwa heshima na seti nzima ya mvuto wa kuendesha gari na kuvuruga.

Ili kutekeleza vile mfumo kamili kudhibiti, ni muhimu kwa usahihi na haraka kupima mvuto wote wa kusumbua. Walakini, uwezekano huu haupatikani kila wakati. Mara nyingi zaidi, data ya wastani pekee ndiyo inayojulikana kuhusu athari za kutatanisha. Mara nyingi, hasa katika mifumo ya telecontrol, hata nguvu ya kuendesha gari huingia kwenye mfumo pamoja na kelele. Na kwa kuwa kuingiliwa ni, kwa ujumla, mchakato wa nasibu, basi inawezekana kuunganisha tu mfumo bora wa kitakwimu. Mfumo kama huo hautakuwa mzuri kwa kila mmoja utekelezaji maalum wa mchakato wa udhibiti, lakini itakuwa kwa wastani bora kwa seti nzima ya utekelezaji wake.

Kwa mifumo bora zaidi ya kitakwimu, makadirio ya wastani ya uwezekano hutumiwa kama vigezo vya ukamilifu. Kwa mfano, kwa mfumo wa ufuatiliaji ulioboreshwa kwa makosa ya chini zaidi, kigezo cha takwimu cha ukamilifu kinatumika. thamani inayotarajiwa mraba wa kupotoka kwa athari ya pato kutoka kwa thamani maalum, i.e. tofauti:

Vigezo vingine vya uwezekano pia vinatumika. Kwa mfano, katika mfumo wa kutambua lengwa, ambapo kuwepo tu au kutokuwepo kwa lengo ni muhimu, uwezekano wa uamuzi usiofaa hutumiwa kama kigezo cha ukamilifu. Rosh:

Wapi R uk ts ni uwezekano wa kukosa lengo; R LO- uwezekano wa kugundua uwongo.

Katika hali nyingi, mifumo bora ya udhibiti wa kiotomatiki iliyohesabiwa inageuka kuwa haiwezekani kutekeleza kwa sababu ya ugumu wao. Kwa kawaida, unahitaji kupokea maadili halisi derivatives ya maagizo ya juu kutoka kwa ushawishi wa pembejeo, ambayo kitaalam ni vigumu sana kutekeleza. Mara nyingi, hata awali ya kinadharia ya mfumo bora hugeuka kuwa haiwezekani. Walakini, njia bora za muundo hufanya iwezekane kuunda mifumo bora zaidi, ingawa imerahisishwa kwa digrii moja au nyingine, lakini bado inaruhusu mtu kufikia maadili ya vigezo vilivyokubaliwa vya ubora ambavyo viko karibu na uliokithiri.

MFUMO BORA

MFUMO BORA, mfumo wa udhibiti wa kiotomatiki unaohakikisha utendaji bora (bora) wa kitu kilichodhibitiwa kutoka kwa mtazamo fulani. Tabia zake na ushawishi wa nje unaosumbua unaweza kubadilika kwa njia isiyotarajiwa, lakini, kama sheria, chini ya vikwazo fulani. Utendaji bora wa mfumo wa udhibiti unaonyeshwa na kinachojulikana. kigezo cha udhibiti bora (kigezo cha ukamilifu, kazi ya lengo), ambayo ni thamani ambayo huamua ufanisi wa kufikia lengo la udhibiti na inategemea mabadiliko ya wakati au kuratibu nafasi na vigezo mifumo. Kigezo cha ukamilifu kinaweza kuwa vipimo mbalimbali vya kiufundi. na kiuchumi viashiria vya utendaji wa kitu: ufanisi, kasi, wastani au upeo wa kupotoka kwa vigezo vya mfumo kutoka kwa maadili maalum, gharama ya uzalishaji, dep. viashirio vya ubora wa bidhaa au kiashirio cha jumla cha ubora, n.k. Kigezo cha ukamilifu kinaweza kuhusiana na mchakato wa mpito na wa kudumu, au zote mbili. Kuna tofauti kati ya kawaida na takwimu. vigezo bora. Ya kwanza inategemea vigezo vya kawaida na juu ya kuratibu za mifumo iliyodhibitiwa na kudhibiti. Ya pili hutumiwa wakati ishara za pembejeo ni kazi za random na / au ni muhimu kuzingatia usumbufu wa random unaozalishwa na vipengele vya kibinafsi vya mfumo. Kulingana na hisabati. Katika maelezo, kigezo cha ukamilifu kinaweza kuwa ama chaguo la kukokotoa la idadi maalum ya vigezo na viwianishi vya mchakato unaodhibitiwa, ambao huchukua thamani kubwa kwa utendakazi bora wa mfumo, au utendakazi wa chaguo za kukokotoa zinazoelezea sheria ya udhibiti; katika kesi hii, fomu ya kazi hii imedhamiriwa ili utendakazi uchukue thamani kubwa. Ili kuhesabu O. s. tumia kanuni ya juu zaidi ya Pontryagin au nadharia inayobadilika. kupanga programu.

Utendaji bora wa vitu ngumu hupatikana kwa kutumia mifumo ya udhibiti wa kujirekebisha (adaptive), ambayo ina uwezo wa kubadilika kiatomati wakati wa operesheni. algorithm udhibiti, sifa zake au muundo wa kudumisha kigezo cha ukamilifu bila kubadilika chini ya kubadilisha kiholela vigezo vya mfumo na hali ya uendeshaji. Kwa hiyo, kwa ujumla, O. s. lina sehemu mbili: mara kwa mara (isiyobadilika), ambayo inajumuisha kitu cha kudhibiti na vipengele fulani vya mfumo wa udhibiti, na kutofautiana (kubadilika), ambayo inachanganya vipengele vilivyobaki. Angalia pia Udhibiti bora. M. M. Maisel.

Ufafanuzi na umuhimu wa kujenga mifumo bora ya udhibiti wa moja kwa moja

Mifumo ya udhibiti wa kiotomatiki kawaida hutengenezwa kulingana na mahitaji ili kuhakikisha viashiria fulani vya ubora. Mara nyingi, ongezeko la lazima la usahihi wa nguvu na uboreshaji wa michakato ya muda mfupi ya mifumo ya udhibiti wa moja kwa moja hupatikana kwa msaada wa vifaa vya kurekebisha.

Fursa pana hasa za kuboresha viashiria vya ubora hutolewa na kuanzishwa kwa ACS ya njia za fidia za kitanzi-wazi na miunganisho tofauti, iliyounganishwa kutoka kwa hali moja au nyingine ya kutofautiana kwa makosa kwa heshima na mvuto wa bwana au wa kusumbua. Hata hivyo, athari za vifaa vya kusahihisha, njia za fidia za wazi na viunganisho sawa vya tofauti kwenye viashiria vya ubora wa ACS inategemea kiwango cha upungufu wa ishara na vipengele visivyo vya mstari vya mfumo. Ishara za pato za vifaa vya kutofautisha, kwa kawaida muda mfupi na muhimu katika amplitude, ni mdogo kwa vipengele vya mfumo na haziongozi uboreshaji wa viashiria vya ubora wa mfumo, hasa kasi yake. Matokeo bora katika kutatua tatizo la kuongeza viashiria vya ubora wa mfumo wa udhibiti wa moja kwa moja mbele ya mapungufu ya ishara hupatikana na kinachojulikana kuwa udhibiti bora.

Tatizo la kuunganisha mifumo bora liliundwa madhubuti hivi majuzi, wakati dhana ya kigezo cha ukamilifu ilifafanuliwa. Kulingana na lengo la usimamizi, anuwai ya kiufundi au viashiria vya kiuchumi mchakato unaodhibitiwa. Katika mifumo bora, inahakikishwa sio tu ongezeko kidogo la kiashiria kimoja au kingine cha ubora wa kiufundi na kiuchumi, lakini kufanikiwa kwa thamani yake ya chini au ya juu iwezekanavyo.

Ikiwa kigezo cha ukamilifu kinaonyesha hasara za kiufundi na kiuchumi (makosa ya mfumo, wakati wa mchakato wa mpito, matumizi ya nishati, fedha, gharama, nk), basi udhibiti bora utakuwa ule ambao hutoa kigezo cha chini cha ubora. Ikiwa inaelezea faida (ufanisi, tija, faida, safu ya makombora, n.k.), basi udhibiti bora unapaswa kutoa kigezo cha juu cha ubora.

Shida ya kuamua mfumo bora wa udhibiti wa kiotomatiki, haswa usanisi wa vigezo bora vya mfumo wakati bwana anapokelewa kwa pembejeo yake.

ushawishi na kuingiliwa, ambazo ni ishara za nasibu zisizosimama, zilizingatiwa katika Sura. 7. Tukumbuke kwamba katika kwa kesi hii Hitilafu ya mzizi wa maana ya mraba (RMSE) inachukuliwa kama kigezo cha ukamilifu. Masharti ya kuongeza usahihi wa kuzaliana kwa ishara muhimu (kubainisha ushawishi) na kukandamiza kuingiliwa ni ya kupingana, na kwa hiyo kazi inatokea ya kuchagua vigezo (bora) vya mfumo ambapo kupotoka kwa kiwango huchukua thamani ndogo zaidi.

Usanisi wa mfumo bora kwa kutumia kigezo cha wastani cha ukamilifu wa mraba ni tatizo mahususi. Mbinu za jumla awali ya mifumo bora ni msingi wa calculus ya tofauti. Hata hivyo mbinu za classical calculus ya tofauti kwa ajili ya kutatua matatizo ya kisasa ya vitendo ambayo yanahitaji kuzingatia vikwazo, katika hali nyingi hugeuka kuwa haifai. Wengi njia rahisi Mchanganyiko wa mifumo bora ya udhibiti wa kiotomatiki ni njia ya programu ya Bellman yenye nguvu na kanuni ya juu ya Pontryagin.

Kwa hiyo, pamoja na tatizo la kuboresha viashiria mbalimbali vya ubora wa mifumo ya udhibiti wa moja kwa moja, tatizo linatokea la kujenga mifumo bora ambayo thamani kubwa ya kiashiria cha ubora wa kiufundi na kiuchumi hupatikana.

Ukuzaji na utekelezaji wa mifumo bora ya udhibiti wa kiotomatiki husaidia kuongeza ufanisi wa matumizi ya vitengo vya uzalishaji, kuongeza tija ya wafanyikazi, kuboresha ubora wa bidhaa, kuokoa nishati, mafuta, malighafi, n.k.

Dhana kuhusu hali ya awamu na trajectory ya awamu ya kitu

Katika teknolojia, kazi ya kuhamisha kitu kilichodhibitiwa (mchakato) kutoka hali moja hadi nyingine hutokea mara nyingi. Kwa mfano, wakati wa kuteua malengo, ni muhimu kuzungusha antenna ya kituo cha rada kutoka nafasi ya awali na azimuth ya awali hadi nafasi maalum na azimuth. Ili kufanya hivyo, voltage ya kudhibiti hutolewa kwa motor ya umeme iliyounganishwa na antenna kupitia sanduku la gia. Katika kila wakati wa muda, hali ya antenna ina sifa ya thamani ya sasa ya angle ya mzunguko na kasi ya angular. Kwa hivyo, kuna vigezo vitatu vilivyounganishwa na (Mchoro 11.1).

Kiasi kinachoonyesha hali ya antenna huitwa kuratibu za awamu, na - kudhibiti hatua. Wakati lengo la kuteua rada kama vile kituo cha kuelekeza bunduki, jukumu hutokea la kuzungusha antena katika azimuth na mwinuko. Katika kesi hii, tutakuwa na kuratibu za awamu nne za kitu na vitendo viwili vya udhibiti. Kwa ndege inayoruka, tunaweza kuzingatia kuratibu za awamu sita (viwianishi vitatu vya anga na sehemu tatu za kasi) na vitendo kadhaa vya udhibiti (msukumo wa injini, idadi inayoashiria msimamo wa usukani.

Mchele. 11.1. Mchoro wa kitu kilicho na hatua moja ya udhibiti na kuratibu za awamu mbili.

Mchele. 11.2. Mchoro wa kitu na vitendo vya udhibiti na kuratibu za awamu.

Mchele. 11.3. Mchoro wa kitu na picha ya vector ya hatua ya udhibiti na hali ya awamu ya kitu

urefu na mwelekeo, ailerons). Katika hali ya jumla, kwa kila wakati wa muda, hali ya kitu ina sifa ya kuratibu za awamu, na vitendo vya udhibiti vinaweza kutumika kwa kitu (Mchoro 11.2).

Uhamisho wa kitu kilichodhibitiwa (mchakato) kutoka kwa jimbo moja hadi lingine haipaswi kueleweka tu kama harakati za mitambo (kwa mfano, antenna ya rada, ndege), lakini pia kama mabadiliko yanayohitajika katika idadi tofauti ya mwili: joto, shinikizo, unyevu wa kabati. , muundo wa kemikali ya malighafi moja au nyingine yenye mchakato wa kiteknolojia unaodhibitiwa.

Ni rahisi kuzingatia vitendo vya udhibiti kama kuratibu za vekta fulani inayoitwa vekta ya hatua ya kudhibiti. Viratibu vya awamu (vigeu vya hali) vya kitu vinaweza pia kuzingatiwa kama viwianishi vya vekta fulani au sehemu katika nafasi ya-dimensional yenye viwianishi. Hatua hii inaitwa hali ya awamu (vekta ya serikali) ya kitu, na nafasi ya -dimensional. ambapo majimbo ya awamu yanaonyeshwa kama pointi inaitwa nafasi ya awamu (nafasi ya hali) ya kitu kinachozingatiwa. Wakati wa kutumia picha za vekta, kitu kinachodhibitiwa kinaweza kuonyeshwa kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 11.3, wapi na ni vector ya hatua ya udhibiti na inawakilisha hatua katika nafasi ya awamu inayoonyesha hali ya awamu ya kitu. Chini ya ushawishi wa hatua ya udhibiti, hatua ya awamu inasonga, ikielezea mstari fulani katika nafasi ya awamu, inayoitwa trajectory ya awamu ya harakati inayozingatiwa ya kitu.

Mifumo otomatiki ambayo hutoa viashiria bora vya ubora wa kiufundi au kiufundi-kiuchumi chini ya hali halisi ya uendeshaji na mapungufu huitwa. mifumo bora.
Mifumo bora wamegawanywa katika madarasa mawili:
- mifumo iliyo na mipangilio "ngumu", ambayo habari isiyo kamili haiingiliani na kufikia lengo la udhibiti;
- mifumo ya kurekebisha ambayo habari isiyo kamili hairuhusu kufikia lengo la udhibiti bila marekebisho ya moja kwa moja ya mfumo chini ya hali ya kutokuwa na uhakika.
Lengo la uboreshaji linaonyeshwa kihisabati kama hitaji la kuhakikisha kiwango cha chini au cha juu zaidi cha kiashirio cha ubora, kinachoitwa kigezo cha ubora au chaguo za kukokotoa. Vigezo kuu vya ubora wa mifumo ya moja kwa moja ni: gharama ya maendeleo, utengenezaji na uendeshaji wa mfumo; ubora wa operesheni (usahihi na kasi); kuegemea; nishati inayotumiwa; uzito; kiasi, nk.

Ubora wa utendaji unaelezewa utegemezi wa kazi aina:

ambapo wewe ni udhibiti kuratibu; x - kuratibu awamu; f katika - usumbufu; t o na t k - mwanzo na mwisho wa mchakato.
Wakati wa kukuza ACS bora, ni muhimu kuzingatia vikwazo vilivyowekwa kwenye mfumo, ambavyo ni vya aina mbili:
- asili, imedhamiriwa na kanuni ya uendeshaji wa kitu, kwa mfano, kasi ya uendeshaji wa servomotor hydraulic haiwezi kuwa kubwa kuliko kwa dampers kufunguliwa kikamilifu, kasi ya motor haiwezi kuwa synchronous zaidi, nk;
- bandia (masharti), ambayo huletwa kwa makusudi, kwa mfano, mapungufu ya sasa katika DPT kwa kubadili kawaida, inapokanzwa, kuongeza kasi ya ustawi wa kawaida katika lifti, nk.
Vigezo vya ufaafu vinaweza kuwa vya ukubwa ikiwa vinawakilishwa na kigezo kimoja pekee, na vekta (vigezo vingi) ikiwa vinawakilishwa na idadi fulani mahususi.
Muda wa mchakato wa mpito unaweza kuchukuliwa kama kigezo cha ukamilifu hizo. Mfumo wa udhibiti wa kiotomatiki ni sawa katika suala la utendaji ikiwa kiwango cha chini cha muunganisho huu kinahakikishwa, kwa kuzingatia vikwazo. Makadirio muhimu ya ubora wa mchakato wa mpito, unaojulikana katika TAU, pia yanakubaliwa, kwa mfano, quadratic. Kama kigezo cha ubora wa mifumo chini ya ushawishi wa nasibu, thamani ya wastani ya hitilafu ya mfumo inatumika. Wakati wa kudhibiti kutoka kwa vyanzo vilivyo na nguvu ndogo, kazi inachukuliwa ambayo ni sifa ya matumizi ya nishati kwa udhibiti ambapo u (t) na i (t) ni voltage na sasa ya mzunguko wa kudhibiti. Wakati mwingine faida kubwa huchukuliwa kama kigezo cha ubora wa bunduki tata zinazojiendesha mchakato wa kiteknolojia I= g i P i - S, ambapo g i ni bei ya bidhaa; P i - tija; S - gharama.
Ikilinganishwa na njia ngumu sana za kuunda mifumo ya udhibiti wa kitanzi kilichofungwa, faida za nadharia ya uboreshaji ni kama ifuatavyo.
1). utaratibu wa kubuni ni wazi zaidi, kwa sababu inajumuisha vipengele vyote muhimu vya ubora katika kiashiria kimoja cha kubuni;
2). ni wazi mbunifu anaweza kutarajia kupokea matokeo bora kwa mujibu wa kiashiria hiki cha ubora. Kwa hivyo, kwa shida inayozingatiwa, eneo la vizuizi linaonyeshwa;
3). kutokubaliana kwa idadi ya mahitaji ya ubora kunaweza kugunduliwa;
4). utaratibu ni pamoja na utabiri, kwa sababu kiashiria cha ubora kinapimwa kulingana na maadili ya siku zijazo ya wakati wa kudhibiti;
5). mfumo wa udhibiti unaosababishwa utakuwa wa kubadilika ikiwa kiashiria cha kubuni kinarekebishwa wakati wa operesheni na vigezo vya mtawala vinahesabiwa wakati huo huo tena;
6). kuamua michakato bora isiyo ya kusimama haileti ugumu wowote wa ziada;
7). Vitu visivyo na mstari pia vinazingatiwa moja kwa moja, ingawa ugumu wa mahesabu huongezeka.

Ugumu uliopo katika nadharia ya uboreshaji ni kama ifuatavyo.
1). kugeuza mahitaji mbalimbali ya muundo kuwa kiashirio cha ubora chenye maana kihisabati si kazi rahisi; kunaweza kuwa na majaribio na makosa;
2). algorithms zilizopo za udhibiti bora kwa mifumo isiyo ya mstari zinahitaji programu ngumu za hesabu na, katika hali zingine, kiasi kikubwa wakati wa mashine;
3). kiashiria cha ubora wa mfumo wa udhibiti unaosababishwa ni nyeti sana aina mbalimbali mawazo potofu na mabadiliko katika vigezo vya kitu cha kudhibiti.

Tatizo la utoshelezaji linatatuliwa katika hatua tatu:
1). ujenzi wa mifano ya hisabati ya mchakato wa kimwili, pamoja na mahitaji ya ubora. Mfano wa hisabati wa mahitaji ya ubora ni kiashiria cha ubora wa mfumo;
2). hesabu ya vitendo vya udhibiti bora;
3). usanisi wa kidhibiti ambacho hutoa ishara bora za udhibiti.

Mchoro 10.1 unaonyesha uainishaji wa mifumo bora.

Hotuba ya 12. Mifumo bora ya udhibiti wa kiotomatiki

Bunduki yoyote ya kujitegemea ni, kwa maana fulani, mojawapo, kwa sababu kwa hali yoyote, upendeleo kwa mfumo mmoja juu ya mwingine ina maana kwamba mfumo uliochaguliwa, wakati masharti fulani kwa njia moja au nyingine, nyingine ni bora (zaidi mojawapo). Wakati huo huo, wanatofautisha kikundi cha kujitegemea cha kinachojulikana kuwa bora (kwa maana moja au nyingine) ACS, kuelewa kwa neno hili mifumo kama hiyo ambayo sheria ya udhibiti inatekelezwa kwa kiwango cha juu au cha chini cha kigezo cha ukamilifu kilichochaguliwa, kwa kuzingatia. juu ya hali maalum na kazi za udhibiti.

Kwa wazi, kunaweza kuwa na aina mbalimbali za vigezo tofauti vinavyoamua kiwango cha ukamilifu wa uendeshaji wa mfumo fulani unaodhibitiwa. Baadhi ya viashiria hivi, kama vile wakati wa mchakato wa muda mfupi (kasi), kiasi cha risasi nyingi, hitilafu tuli, hitilafu ya hali ya utulivu na mabadiliko ya polepole ya ushawishi wa uingizaji, yalizingatiwa hapo awali.

Kwa ujumla, vigezo hivi vyote vya ubora ni muhimu kwa mifumo mingi ya kiotomatiki. Lakini mara nyingi, kulingana na muundo na madhumuni ya mfumo, mojawapo ya vigezo hivi (au vingine) vya ubora vinaweza kuwa na jukumu kubwa. Kisha, wakati wa kuunganisha mfumo, ni muhimu "kufinya" kila kitu kutoka kwake ili kufikia kiwango cha juu au cha chini cha kiashiria ambacho kinakidhi kigezo hiki. Viashiria vya ubora vilivyobaki lazima vihifadhiwe ndani ya mipaka inayokubalika. mahitaji ya kiufundi mipaka. Wakati vigezo viwili ni muhimu kwa usawa, kiashiria kipya cha ubora kinaundwa, kiwango cha juu au cha chini ambacho lazima kihakikishwe.

Mfumo bora wa kiotomatiki ni mfumo ambao sheria ya udhibiti huchaguliwa kulingana na kiwango cha juu au cha chini cha kiashiria fulani cha ubora. Katika kesi hii, sheria ya udhibiti inaweza kuwa ya mstari au isiyo ya mstari.

Usemi wa jumla zaidi wa kigezo cha ukamilifu una aina ya utendakazi muhimu kulingana na kazi ya kudhibiti:

ambapo X(x 1,x 2,…x n) - vector ya kuratibu za awamu (vector ya serikali); U(u 1 ,u 2 ,…u m) - vekta ya kudhibiti; t 0 , t k - kuanza na kumaliza nyakati za udhibiti.

Kazi ya nadharia bora ya udhibiti ni kupata algorithm, muundo na vigezo vya mfumo wa udhibiti ambao unakidhi hali bora.

Katika mfumo bora na sheria ya udhibiti wa mstari, maadili ya coefficients yote huhesabiwa kulingana na kiwango cha juu au cha chini cha kiashiria cha ubora kilichochaguliwa, au kazi ya uhamishaji ya kifaa cha kusahihisha au kichungi huhesabiwa (kinachojulikana kama mstari bora. chujio). Katika kesi hii, kiwango cha juu cha kile ambacho mfumo wa laini unaweza kutoa hupatikana.

Zaidi uwezekano mpana Wakati wa kuboresha mfumo kulingana na kigezo kimoja au kingine, sheria za udhibiti zisizo za mstari hutumika. Kuanzishwa kwa mambo yasiyo ya mstari katika sheria ya udhibiti kimsingi huongeza uwezo wake. Vile vile hutumika kwa vifaa vya kusahihisha visivyo vya mstari na vichujio visivyo vya mstari. Hata hivyo, kuhesabu muundo na vigezo vyao kulingana na kiwango cha juu au cha chini cha kiashiria chochote cha ubora kinakuwa vigumu zaidi.

Hasa, katika mifumo bora, sheria ya udhibiti wa relay ya aina ya nafasi mbili au tatu hutumiwa mara nyingi, lakini kwa zaidi. hali ngumu kubadili:

U = C kwa f(x 1,x 2,…x n) > 0,

U = 0 kwa f(x 1,x 2,…x n) = 0,

U = - C kwa f(x 1,x 2,…x n) > 0,

ambapo U ni hatua ya kudhibiti; C - kupewa mara kwa mara; x 1, x 2,...x n - viwianishi vya jumla vya mfumo, ambavyo vinaweza kujumuisha kupotoka kwa vigeu vinavyodhibitiwa na vigeu vingine vinavyoashiria. Hali ya sasa mifumo, pamoja na derivatives yao; f ni kazi ya kubadili, ambayo inaweza kutegemea maadili ya awali ya vigezo hivi na juu ya sifa za thamani maalum ya kutofautiana kudhibitiwa katika ACS inayozingatiwa. Aina ya kazi hii inategemea wote juu ya kiashiria cha ubora kilichochaguliwa na juu ya muundo na vigezo vya mfumo kwa ujumla.

Katika visa vyote vya uboreshaji mfumo otomatiki kwa mujibu wa kigezo kimoja au kingine, mapungufu halisi ambayo yanakuwepo kila wakati katika mazoezi lazima izingatiwe, kwa mfano, hifadhi ndogo ya nishati, nguvu, kasi, amplification, sasa, capacitance, overload inaruhusiwa, inapokanzwa, nk. Vikwazo hivi vimeandikwa kama kutofautiana (kwa mfano, dx/dt £ b) vilivyoongezwa kwenye milinganyo ya mienendo ya mfumo.

Kigezo cha ubora kinachotumiwa lazima pia kionyeshwa moja kwa moja kama kipengele cha vigezo vya sheria ya udhibiti vinavyochaguliwa, au kama matokeo ya kutatua milinganyo ya mfumo otomatiki ili kuboreshwa. Halafu shida inakuja kupata kiwango cha juu au cha chini cha utendaji fulani.

Wacha tufikirie kuwa inahitajika kuamua kazi ya wakati x(t) ambayo inakidhi masharti ya mipaka uliyopewa kwa t = 0 na t = T na kuhakikisha kiwango cha chini cha muhimu. aina ifuatayo:

ambapo F(x) ni chaguo la kukokotoa la mabadiliko ya x na viingilio d i x/dt i .

Katika kesi hii, unaweza kuweka x = wapi j mimi (t)- kazi zinazojulikana.

Ili kutatua tatizo, unahitaji kuchagua coefficients na i ili muhimu J imefikia kiwango cha chini.

Kuamua x(t) kwa njia hii kawaida ni muhimu kuchunguza idadi kubwa mgawo na i. Ikiwa idadi ya coefficients vile ni ndogo na kuna kiwango cha chini kimoja tu cha kazi ya awali, tatizo hili linaweza kutatuliwa kwa urahisi. Pamoja na wengine zaidi masharti ya jumla kutatua tatizo hili kunahitaji kiasi kikubwa cha mahesabu.

Wakati wa kujenga mifumo bora, kazi kuu zifuatazo zinatatuliwa: uamuzi mfano wa hisabati kitu cha kudhibiti; uamuzi wa malengo ya usimamizi; uteuzi wa kigezo cha ukamilifu; tathmini ya vikwazo vilivyowekwa kwa vigezo vya serikali na udhibiti; uteuzi wa algorithm bora ya uendeshaji kwa kifaa cha kudhibiti; utekelezaji wa mzunguko wa kifaa cha kudhibiti.

Rudi