Фундаментални принципи на управление от Питър Ф. Дракър. Принципи на управление Основни принципи на управление

Общи понятия

Теорията на автоматичното управление (TAU) се появява през втората половина на 19 век, първо като теория на регулирането. Широкото използване на парни двигатели доведе до необходимостта от регулатори, тоест специални устройства, които поддържат стабилен режим на работа. парен двигател. То породи научно изследванев областта на управлението на технически обекти. Оказа се, че резултатите и изводите на тази теория могат да бъдат приложени за управление на обекти от различно естество с различен принцип на действие. Понастоящем неговата сфера на влияние се разшири, за да анализира динамиката на системи като икономически, социални и др. Следователно предишното наименование „Теория автоматично регулиране” беше заменена с по-широка – „Теория на автоматичното управление”.

Управление на всеки обект(обекта на управление ще обозначаваме като OC) има въздействие върху него с цел постигане на необходимите състояния или процеси. Като ОС може да служи самолет, металообработваща машина, електродвигател и др. Управление на обекти с технически средствабез човешка намеса се нарича автоматично управление. Извиква се набор от ОС и средства за автоматично управление система за автоматично управление (ACS).

Основната задача на автоматичното управлениее поддържането на определен закон за промяна на една или повече физически величини, характеризиращи процесите, протичащи в операционната система, без прякото участие на човек. Тези количества се наричат контролирани променливи. Ако пещта се разглежда като OC, тогава контролираната величина ще бъде температурата, която трябва да се променя по зададена програма в съответствие с изискванията на технологичния процес.

Основни принципи на управление

Прието е да се разграничават три основни принципа на управление: принцип на управление с отворена верига, принцип на компенсация, обратна връзка .

Принцип на компенсация

Ако смущаващият фактор изкривява изходната стойност до неприемливи граници, тогава приложете компенсационен принцип(Фиг. 6, KU - коригиращо устройство).

Позволявам y около- стойността на изходното количество, което се изисква да се осигури по програмата. Всъщност, поради смущението f, изходът регистрира стойността г. Стойност e \u003d y o - yНаречен отклонение от зададената стойност. Ако по някакъв начин е възможно да се измери стойността f, тогава контролното действие може да бъде коригирано uна входа на операционния усилвател, сумиране на CU сигнала с коригиращо действие, пропорционално на смущението fи компенсира ефекта му.



Примери за компенсационни системи: биметално махало в часовник, компенсационна намотка на машина за постоянен ток и др. На фиг. 6 има термично съпротивление в NE веригата Р t , чиято стойност варира в зависимост от температурните колебания околен свят, регулиране на напрежението на NO.

Добродетелта на принципа на компенсацията: бърза реакция при смущения. Той е по-точен от принципа на отворената верига. недостатък: невъзможността да се вземат предвид всички възможни смущения по този начин.

Принцип на обратната връзка

Най-широко използваните в технологиите принцип на обратна връзка(фиг. 7). Тук контролната променлива се коригира в зависимост от изходната стойност y(t). И няма значение какви смущения действат върху ОС. Ако стойността y(t)се отклонява от необходимото, тогава сигналът се коригира u(t)за намаляване на това отклонение. Връзката между изхода на операционния усилвател и неговия вход се нарича основна обратна връзка (OS).

В конкретен случай (фиг. 8) паметта генерира необходимата стойност на изходната стойност y o (t), която се сравнява с действителната стойност на изхода на САК y(t). отклонение e = y o -yот изхода на сравняващото устройство се подава към входа регулатор P, който съчетава UU, UO, ChE e 0, тогава контролерът генерира управляващото действие u(t), действайки до осигуряване на равнопоставеност e = 0, или y = y o. Тъй като разликата в сигналите се прилага към регулатора, такава обратна връзка се нарича отрицателен, За разлика от положителна обратна връзкакогато се добавят сигналите.

Такова управление във функцията за отклонение се нарича регулиране, и такъв ACS се нарича автоматична система за управление(SAR). И така, фиг. 9 показва опростена диаграма на ACS на пещ за печене. Ролята на паметта тук се изпълнява от потенциометър, напрежението на което U h се сравнява с напрежението на термодвойката Uм. Тяхната разлика Uчрез усилвателя се подава към изпълнителния двигател на ID, който регулира положението на реостатния двигател в NO веригата през скоростната кутия. Наличието на усилвател показва, че това е ATS индиректна система за управление, тъй като енергията за функциите на управление се взема от външни източници на енергия, за разлика от системи за директно управление, при които енергията се взема директно от ОС, както например в ACS на нивото на водата в резервоара (фиг. 10).



Недостатъкът на обратния принципвръзката е инерцията на системата. Поради това често се използва комбинация от този принцип с принципа на компенсацията, което ви позволява да комбинирате предимствата на двата принципа: скоростта на реакция при смущение на принципа на компенсация и точността на регулиране, независимо от естеството на смущенията на принципа на обратната връзка.

Въпроси

  1. Какво се нарича управление?
  2. Какво се нарича автоматично управление?
  3. Какво е автоматична система за управление?
  4. Каква е основната задача на автоматичното управление?
  5. Какво е контролен обект?
  6. Какво е контролирана променлива?
  7. Какво представлява органът за управление?
  8. Какво е чувствителен елемент?
  9. Какво представляват входните и изходните величини?
  10. Какво е контролно действие?
  11. Какво се нарича възмущение?
  12. Какво се нарича отклонение от дадена стойност?
  13. Какво е контролно устройство?
  14. Какво е главно устройство?
  15. Какво е функционална схема и от какво се състои?
  16. Каква е разликата между сигнал и физическа величина?
  17. Каква е същността на принципа на отворения контрол?
  18. Какъв е принципът на компенсацията?
  19. Каква е същността на принципа на обратната връзка?
  20. Избройте предимствата и недостатъците на принципите на управление?
  21. Какъв специален случай на контрол се нарича регулиране?
  22. Каква е разликата между директните и индиректните системи?

Основните видове ACS

В зависимост от принципа и закона на функциониране на паметта, която задава програмата за промяна на изходната стойност, се разграничават основните видове ACS: системи за стабилизиране, софтуер, проследяванеи самонастройкасистеми, сред които са екстремен, оптималени адаптивенсистеми.

AT системи за стабилизиране(Фиг.9,10) осигурява постоянна стойност на управляваната величина за всички видове смущения, т.е. y(t) = const.Паметта генерира референтен сигнал, с който се сравнява изходната стойност. Паметта, като правило, позволява настройка на референтния сигнал, което ви позволява да променяте стойността на изходното количество по желание.

AT софтуерни системипромяна на контролираната стойност се осигурява в съответствие с програмата, генерирана от паметта. Като памет може да се използва гърбичен механизъм, четец на перфорирана или магнитна лента и др. Към този тип самоходни оръжия могат да се припишат играчки с часовников механизъм, магнетофони, плейъри и др. Разграничете системи с времева програма(например, фиг. 1), осигуряване y = f(t), и системи с пространствена програма, в който y = f(x), използвани там, където е важно да се получи необходимата траектория в пространството на изхода на ACS, например в копирна машина(фиг. 11), законът за движение във времето тук не играе роля.

системи за проследяванесе различават от софтуерните програми само по това, че програмата y = f(t)или y = f(x)неизвестен предварително. Устройство, което следи промяната на някакъв външен параметър, действа като памет. Тези промени ще определят промените в изходната стойност на ACS. Например ръка на робот, която имитира движенията на човешка ръка.

И трите разгледани типа СКУД могат да бъдат изградени според всеки от трите основни принципа на управление. Характеризират се с изискването изходната стойност да съвпада с някаква предписана стойност на входа на ACS, която сама по себе си може да се променя. Тоест, във всеки момент от времето, необходимата стойност на изходното количество е еднозначно определена.

AT системи за самонастройкаПаметта търси такава стойност на управляваната променлива, която в известен смисъл е оптимална.

Така че в екстремни системи(фиг. 12) се изисква изходната стойност винаги да приема екстремна стойност от всички възможни, която не е предварително определена и може да се промени непредсказуемо. За да го намери, системата извършва малки пробни движения и анализира реакцията на изходната стойност към тези опити. След това се генерира контролно действие, което доближава изходната стойност до екстремната стойност. Процесът се повтаря непрекъснато. Тъй като данните от ACS непрекъснато оценяват изходния параметър, те се извършват само в съответствие с третия принцип на управление: принципът на обратната връзка.

Оптимални системиса по-сложна версия на екстремалните системи. Тук, като правило, се извършва сложна обработка на информация за естеството на промяната на изходните стойности и смущения, за естеството на влиянието на управляващите действия върху изходните стойности, теоретична информация, информация от евристичен характер и др. .може да участва. Следователно основната разлика между екстремните системи е наличието на компютри. Тези системи могат да работят според всеки от трите основни принципа на управление.

AT адаптивни системиосигурена е възможност за автоматично преконфигуриране на параметри или промени в електрическата схема на ACS, за да се адаптира към променящите се външни условия. Съответно има самонастройкаи самоорганизиращи сеадаптивни системи.

Всички видове ACS гарантират, че изходната стойност съответства на необходимата стойност. Единствената разлика е в програмата за промяна на необходимата стойност. Следователно основите на TAU са изградени върху анализа на най-простите системи: системи за стабилизиране. След като се научихме да анализираме динамичните свойства на самоходните оръдия, ще вземем предвид всички характеристики на повече сложни типове ACS.

Статични характеристики

Режимът на работа на ACS, при който контролираната променлива и всички междинни стойности не се променят във времето, се нарича установени, или статичен режим. Всяка връзка и ACS като цяло в този режим са описани уравнения на статикатамил y = F(u,f)в който няма време T. Съответните графики се наричат статични характеристики. Статичната характеристика на връзка с един вход u може да бъде представена чрез крива y = F(u)(фиг. 13). Ако връзката има втори вход за смущение f, тогава статичната характеристика се дава от семейството на кривите y = F(u)при различни стойности f, или y = F(f)при различни u.

Така че пример за една от функционалните връзки на системата за контрол на водата в резервоара (виж по-горе) е конвенционален лост (фиг. 14). Уравнението на статиката за него има формата y = Ku. Може да се представи като връзка, чиято функция е да усилва (или отслабва) входния сигнал Кведнъж. Коефициент K = y/u, равно на отношението на изходната стойност към входа се извиква печалбавръзка. Когато входните и изходните величини са от различно естество, се извиква предавателно отношение.

Статичната характеристика на тази връзка има формата на прав сегмент с наклон a = arctg(L 2 /L 1) = arctg(K)(фиг.15). Връзки с линейни статични характеристики се наричат линеен. Статичните характеристики на реалните връзки по правило са нелинейни. Такива връзки се наричат нелинейни. Те се характеризират със зависимостта на коефициента на предаване от големината на входния сигнал: K = y/ u const.

Например, статичната характеристика на наситен DC генератор е показана на фиг. 16. Обикновено една нелинейна характеристика не може да бъде изразена чрез никаква математическа зависимост и трябва да бъде посочена в таблица или графика.

Познавайки статичните характеристики на отделните връзки, е възможно да се изгради статична характеристика на ACS (фиг. 17, 18). Ако всички връзки на ACS са линейни, тогава ACS има линейна статична характеристика и се нарича линеен. Ако поне една връзка е нелинейна, тогава ACS нелинейни.

Връзките, за които можете да зададете статична характеристика под формата на твърда функционална зависимост на изходната стойност от входа, се наричат статичен. Ако няма такава връзка и всяка стойност на входната стойност съответства на набор от стойности на изходната стойност, тогава такава връзка се нарича астатичен. Изобразяването на статичните му характеристики е безсмислено. Пример за астатична връзка е двигател, чиято входна стойност е напрежението U, а изходът - ъгълът на въртене на вала, чиято стойност при U = констможе да приеме всякаква стойност. Изходната стойност на астатичната връзка, дори в стабилно състояние, е функция на времето.

Въпроси

  1. списък и дайте Кратко описаниеосновни видове ACS?
  2. Какво се нарича статичен режим на ACS?
  3. Какво се нарича статични характеристики на ACS?
  4. Какво се нарича уравнение на статиката на ACS?
  5. Какво се нарича коефициент на предаване, каква е разликата от печалбата?
  6. Каква е разликата между нелинейните връзки и линейните?
  7. Как да изградим статична характеристика на няколко връзки?
  8. Каква е разликата между астатичните връзки и статичните?
  9. Каква е разликата между астатично регулиране и статично регулиране?
  10. Как да направя статичен ATS астатичен?
  11. Какво се нарича статична грешка на регулатора, как да я намалим?
  12. Какво е SAR статистика?
  13. Какви са предимствата и недостатъците на статичната и астатичната регулация?

3.1. Динамичен режим на ACS.
Уравнение на динамиката

Стационарното състояние не е типично за ACS. Обикновено контролираният процес се влияе от различни смущения, които отклоняват контролирания параметър от дадена стойност. Процесът на установяване на желаната стойност на контролираната променлива се нарича регулиране. Поради инертността на връзките регулирането не може да се извърши моментално.

Нека разгледаме система за автоматично управление, която е в стабилно състояние, характеризиращо се със стойността на изходното количество y=yo. Нека в момента t = 0някакъв смущаващ фактор е действал върху обекта, отклонявайки стойността на контролираната променлива. След известно време регулаторът ще върне ACS в първоначалното му състояние (като вземе предвид статичната точност) (фиг. 24). Ако регулираната стойност се променя във времето съгласно апериодичен закон, тогава се нарича процес на регулиране апериодичен.

При резки смущения е възможно осцилаторно затихванепроцес (фиг. 25а). Има и такава възможност след известно време T pв системата ще се установят незатихващи колебания на регулираната стойност - незатихващо колебаниепроцес (фиг. 25b). Последният изглед - дивергентно колебаниепроцес (фиг. 25в).

По този начин се разглежда основният режим на работа на ACS динамичен режим, характеризиращ се с течението в него преходни процеси. Ето защо втората основна задача при разработването на САУ е анализът на динамичните режими на работа на САУ.

Описано е поведението на СКУД или някоя от връзките му в динамични режими уравнение на динамиката y(t) = F(u,f,t), който описва промяната в стойностите във времето. По правило това е диференциално уравнение или система от диференциални уравнения. Ето защо основният метод за изследване на ACS в динамични режими е методът за решаване на диференциални уравнения. Редът на диференциалните уравнения може да бъде доста висок, т.е. самите входни и изходни величини зависят от зависимостта u(t), f(t), y(t), и скоростта на тяхното изменение, ускорение и др. Следователно уравнението на динамиката в общ изгледможе да се напише така:

F(y, y', y”,..., y (n) , u, u', u”,..., u (m) , f, f ', f ”,..., f ( k)) = 0.

Функция на предаване

В TAU често се използва операторната форма за писане на диференциални уравнения. В този случай се въвежда понятието диференциален оператор p = d/dtтака, dy/dt = py, а p n = d n /dt n. Това е просто друга нотация за операцията диференциране. Операцията на интегриране, обратна на диференцирането, се записва като 1/стр. В операторна форма оригиналното диференциално уравнение се записва като алгебрично:

a o p (n) y + a 1 p (n-1) y + ... + a n y = (a o p (n) + a 1 p (n-1) + ... + a n)y = (b o p (m) + b 1 p (m-1) + ... + bm)u

Тази форма на нотация не трябва да се бърка с операционното смятане, дори само защото функциите на времето се използват директно тук y(t), u(t) (оригинали), не техните Изображения Y(p), U(p)получени от оригиналите с помощта на формулата за трансформация на Лаплас. В същото време, при нулеви начални условия, до нотация, записите наистина са много сходни. Това сходство се крие в природата на диференциалните уравнения. Следователно някои правила на операционното смятане са приложими към операторната форма на уравнението на динамиката. И така оператор стрможе да се разглежда като фактор без право на пермутация, т.е py yp. Може да се извади от скоби и т.н.

Следователно уравнението на динамиката може да бъде написано и във формата:

Диференциален оператор W(p)Наречен трансферна функция. Той определя съотношението на изходната стойност на връзката към входа във всеки момент от време: W(p) = y(t)/u(t), поради което се нарича още динамично усилване. в стабилно състояние d/dt = 0, това е p = 0, така че трансферната функция се превръща в коефициента на трансфер на връзката K = b m / a n.

Знаменател на предавателна функция D(p) = a o p n + a 1 p n - 1 + a 2 p n - 2 + ... + a nНаречен характерен полином. Неговите корени, т.е. стойностите на p, за които знаменателят D(p)отива на нула и W(p)клони към безкрайност се нарича полюси на трансферната функция.

Числител K(p) = b o p m + b 1 p m - 1 + ... + b mНаречен усилване на оператора. Неговите корени, които K(p) = 0и W(p) = 0, са наречени предавателна функция нули.

Извиква се ACS връзка с известна трансферна функция динамична връзка. Изобразява се с правоъгълник, вътре в който е записан изразът на предавателната функция. Тоест, това е обикновена функционална връзка, чиято функция се задава от математическата зависимост на изходната стойност от входната стойност в динамичен режим. За връзка с два входа и един изход трябва да бъдат записани две трансферни функции за всеки от входовете. Предавателната функция е основната характеристика на връзката в динамичен режим, от която могат да се получат всички други характеристики. Определя се само от системните параметри и не зависи от входните и изходните стойности. Например, една от динамичните връзки е интеграторът. Трансферната му функция W и (p) = 1/p. Схемата ACS, съставена от динамични връзки, се нарича структурен.

Въпроси

  1. Какъв режим на ACS се нарича динамичен?
  2. Какво се нарича регулиране?
  3. Назовете възможните видове преходни процеси в СКУД. Кои от тях са приемливи за нормалната работа на СКУД?
  4. Какво се нарича уравнение на динамиката? Какъв е неговият външен вид?
  5. Как да проведем теоретично изследване на динамиката на ACS?
  6. Какво се нарича линеаризация?
  7. Какво геометричен смисъллинеаризация?
  8. Каква е математическата обосновка за линеаризацията?
  9. Защо уравнението на динамиката на ACS се нарича уравнение в отклонения?
  10. Валиден ли е принципът на суперпозиция за уравнението на динамиката на ACS? Защо?
  11. Как може връзка с два или повече входа да бъде представена от верига, състояща се от връзки с един вход?
  12. Запишете линеаризираното уравнение на динамиката в обичайната и операторната форма?
  13. Какво е значението и какви свойства има диференциалният оператор p?
  14. Каква е трансферната функция на връзката?
  15. Напишете линеаризирано уравнение на динамиката, като използвате трансферна функция. Този запис валиден ли е за ненулеви начални условия? Защо?
  16. Напишете израз за функцията за предаване на връзката съгласно известното линеаризирано динамично уравнение: (0,1p + 1)py(t) = 100u(t).
  17. Каква е динамичната печалба на връзката?
  18. Какъв е характеристичният полином на връзка?
  19. Какви са нулите и полюсите на предавателна функция?
  20. Какво е динамична връзка?
  21. Какво се нарича структурна схема на ACS?
  22. Какво се нарича елементарни и типични динамични връзки?
  23. Как една сложна трансферна функция може да бъде разложена на трансферни функции на типични връзки?

4.1. Еквивалентни трансформации на блокови диаграми

Блоковата схема на ACS в най-простия случай е изградена от елементарни динамични връзки. Но няколко елементарни връзки могат да бъдат заменени с една връзка със сложна предавателна функция. За това има правила за еквивалентно преобразуване на блокови диаграми. Нека разгледаме възможните начини за трансформации.

1. серийна връзка (фиг. 28) - изходната стойност на предишната връзка се подава на входа на следващата. В този случай можете да напишете:

y 1 = W 1 y o ; y 2 \u003d W 2 y 1; ...; y n = W n y n - 1 =>

y n \u003d W 1 W 2 ..... W n .y o \u003d W eq y o,

където .

Тоест верига от последователно свързани връзки се преобразува в еквивалентна връзка с предавателна функция, равна на произведението на предавателните функции на отделните връзки.

2. Паралелно - съгласна съгласна(фиг. 29) - на входа на всяка връзка се подава един и същ сигнал, а изходните сигнали се сумират. Тогава:

y \u003d y 1 + y 2 + ... + y n \u003d (W 1 + W 2 + ... + W3) y o \u003d W eq y o,

където .

Тоест верига от връзки, свързани паралелно - според, се преобразува в връзка с трансферна функция, равна на сумата от трансферните функции на отделните връзки.

3. Паралелно - обратна връзка(Фиг. 30а) - връзката е покрита с положителна или отрицателна обратна връзка. Участъкът от веригата, по който сигналът преминава в обратна посока по отношение на системата като цяло (т.е. от изход към вход), се нарича обратна връзкас трансферна функция W os. В този случай за отрицателна ОС:

y = W p u; y 1 = W os y; u = y o - y 1,

Следователно

y = W p y o - W p y 1 = W p y o - W p W oc y = >

y(1 + W p W oc) = W p y o = > y = W eq y o ,

където .

По същия начин: - за положителни ОС.

Ако Woc = 1, тогава обратната връзка се нарича единица (фиг. 30b), тогава W еквив \u003d W p / (1 ± W p).

Затворена система се нарича едноконтурен, ако при отварянето му във всяка точка се получава верига от последователно свързани елементи (фиг. 31а). Участъкът от веригата, състоящ се от последователно свързани връзки, свързващи точката на прилагане на входния сигнал с точката на отстраняване на изходния сигнал, се нарича правверига (фиг. 31b, предавателна функция на директната верига W p \u003d Wo W 1 W 2). Нарича се верига от последователно свързани връзки, включени в затворена верига отворена верига(Фиг. 46c, функция за предаване на отворена верига W p = W 1 W 2 W 3 W 4). Въз основа на горните методи за еквивалентна трансформация на блокови диаграми, едноконтурна система може да бъде представена от една връзка с трансферна функция: W еквив \u003d W p / (1 ± W p)- предавателната функция на едноверижна затворена система с отрицателна обратна връзка е равна на предавателната функция на предната верига, разделена на едно плюс предавателната функция на отворената верига. За положителна операционна система знаменателят има знак минус. Ако промените точката на отстраняване на изходния сигнал, тогава формата на директната верига се променя. Така че, ако вземем предвид изходния сигнал y 1на изхода на връзката W 1, тогава W p = Wo W 1. Изразът за функцията за предаване на отворена верига не зависи от точката, в която се приема изходният сигнал.

Затворените системи са едноконтурени многоцикличен(Фиг. 32) За да намерите еквивалентната предавателна функция за дадена верига, първо трябва да трансформирате отделни секции.

Ако многоконтурна система има кръстосани връзки(Фиг. 33), тогава за да изчислите еквивалентната трансферна функция, трябва допълнителни правила:

4. При прехвърляне на суматора през връзка по пътя на сигнала е необходимо да се добави връзка с трансферната функция на връзката, през която се прехвърля суматорът. Ако суматорът се прехвърля срещу пътя на сигнала, тогава се добавя връзка с трансферна функция, обратната трансферна функция на връзката, през която прехвърляме суматора (фиг. 34).

И така, сигналът се взема от изхода на системата на фиг. 34а

y 2 = (f + y o W 1)W 2 .

Същият сигнал трябва да се вземе от изходите на системите на Фиг. 34b:

y 2 \u003d fW 2 + y o W 1 W 2 \u003d (f + y o W 1)W 2,

и на фиг.34c:

y 2 = (f(1/W 1) + y o)W 1 W 2 = (f + y o W 1)W 2 .

При такива трансформации могат да се появят нееквивалентни участъци от комуникационната линия (те са защриховани на фигурите).

5. При прехвърляне на възел през връзка по пътя на сигнала се добавя връзка с трансферна функция, обратната трансферна функция на връзката, през която прехвърляме възела. Ако възелът се прехвърля срещу пътя на сигнала, тогава се добавя връзка с трансферната функция на връзката, през която се прехвърля възелът (фиг. 35). И така, сигналът се взема от изхода на системата на фиг. 35а

y 1 = y o W 1 .

Същият сигнал се взема от изходите на Фиг. 35b:

y 1 \u003d y o W 1 W 2 / W 2 \u003d y o W 1

y 1 = y o W 1 .

6. Възможни са взаимни пермутации на възли и суматори: възлите могат да се сменят (фиг. 36а); суматорите също могат да се сменят (фиг. 36b); когато прехвърляте възела през суматора, е необходимо да добавите елемент за сравнение (фиг. 36c: y \u003d y 1 + f 1 \u003d\u003e y 1 \u003d y - f 1) или суматор (фиг. 36d: y = y1 + f1).

Във всички случаи на прехвърляне на елементи от блоковата схема има нееквивалентни регионикомуникационни линии, така че трябва да внимавате на местата, където се улавя изходният сигнал.

С еквивалентни трансформации на една и съща блокова диаграма могат да се получат различни предавателни функции на системата за различни входове и изходи. Така че на фиг. 48 има два входа: чрез контролно действие uи възмущение fс един изход г. Такава верига може да се преобразува в една връзка с две трансферни функции Уии W fy .

Въпроси

  1. Избройте типични схеми за свързване на ACS връзки?
  2. Как да конвертирате верига от последователно свързани връзки в една връзка?
  3. Как да преобразувам верига от паралелно свързани връзки в една връзка?
  4. Как да конвертирате обратната връзка в една връзка?
  5. Какво се нарича директна верига на ACS?
  6. Какво представлява ACS с отворена верига?
  7. Как да прехвърля суматора през връзката по посока и срещу движението на сигнала?
  8. Как да преместя възела през връзката по и срещу движението на сигнала?
  9. Как да прехвърля възел през възел по посока и срещу движението на сигнала?
  10. Как да прехвърля суматора през суматора по посока и срещу движението на сигнала?
  11. Как да прехвърлите възела през суматора и суматора през възела по протежение и срещу движението на сигнала?
  12. Това, което се нарича нееквивалентни участъци от комуникационни линии в блокови схеми?
  13. Каква е целта на DC генератора на напрежение ATS?

Диференциална връзка

Има идеални и реални диференциращи връзки. Динамично уравнение на идеална връзка: y(t) = , или y=kpu. Тук изходното количество е пропорционално на скоростта на промяна на входното количество. Функция на предаване: W(p) = kp. При k = 1връзката извършва чиста диференциация W(p) = p. Преходен отговор: h(t) = k 1’(t) = d(t).

Идеална диференцираща връзка не може да бъде реализирана, тъй като величината на скока в изходната стойност, когато към входа се приложи едностъпково действие, винаги е ограничена. На практика се използват реални диференциращи връзки, които извършват приблизително диференциране на входния сигнал.

Неговото уравнение: Tpy + y = kTpu.

Функция на предаване: W(p) =.

На малки Tвръзката може да се счита за идеална диференцираща. Преходният отговор може да се изведе с помощта на формулата на Хевисайд:

тук p 1 = - 1/T- корен на характеристичното уравнение D(p) = Tp + 1 = 0; Освен това, D'(p 1) = Т.

Когато към входа се приложи едностъпково действие, изходната стойност е ограничена по величина и разтегната във времето (фиг. 47). Според преходния отговор, който има формата на експоненциален, е възможно да се определи коефициентът на пренос ки времева константа T. Примери за такива връзки могат да бъдат четиритерминална мрежа от съпротивление и капацитет или съпротивление и индуктивност, амортисьор и др. Диференциращите връзки са основният инструмент, използван за подобряване на динамичните свойства на ACS.

В допълнение към разгледаните, има редица връзки, на които няма да се спираме подробно. Те включват идеалната принудителна връзка ( W(p) = Tp + 1, практически неосъществимо), истинската форсираща връзка (W(p) =, при T1 >> T2), забавена връзка ( W(p) = e - pT), който възпроизвежда входното действие със закъснение във времето и др.

Въпроси

  1. Какво се нарича и какво знаете за типичните действия за въвеждане? За какво са нужни?
  2. Какво е преходна характеристика?
  3. Какво е импулсен отговор?
  4. Какво се нарича времеви характеристики?
  5. За какво е формулата на Хевисайд?
  6. Как да получите преходна крива, когато сложна формавходно действие, ако отговорът на прехода на връзката е известен?
  7. Какво се нарича безинерционна връзка, нейното динамично уравнение, предавателна функция, тип преходна реакция?
  8. Какво се нарича интегрираща връзка, нейното динамично уравнение, предавателна функция, тип преходна реакция?
  9. Какво се нарича апериодична връзка, нейното уравнение на динамиката, предавателна функция, тип преходна реакция?
  10. Какво се нарича осцилаторна връзка, нейното динамично уравнение, предавателна функция, тип преходна реакция?
    11. ) = 0.

    LACH: L() = 20lgk.

    Някои честотни характеристики са показани на фиг.50. Връзката пропуска всички честоти еднакво с увеличаване на амплитудата с k пъти и без фазово изместване.

    Интегрираща връзка

    Функция на предаване:

    Разгледайте специалния случай, когато k = 1, т.е.

    AFC: W(j) = .

    VCH: P() = 0.

    Основателят на училището за административно управление Анри Файол създава доктрината за административно управление, чиито основни положения той очертава в книгата си "Общо и индустриално управление" (1916 г.).

    Тази доктрина представя система от принципи на управление (администриране):

    • разделение на труда (подобрява квалификацията и нивото на изпълнение на труда);
    • (право да дава команди и да носи отговорност за резултатите);
    • дисциплина (спазване от работниците и ръководителите на правилата и споразуменията, които съществуват в организацията);
    • единство на управлението или единство на командването (изпълнение на заповеди само на един лидер и отчетност само на един лидер);
    • единство на лидерството или посоката (един лидер и един план за група хора, действащи за постигане на единен план);
    • подчиняване на индивидуалните интереси на общите;
    • възнаграждение на персонала (заплащането трябва да отразява състоянието на организацията и да стимулира работата на персонала);
    • централизация (степента на централизация и децентрализация трябва да зависи от ситуацията и трябва да бъде избрана така, че да дава най-добри резултати);
    • скаларна верига (ясна конструкция на целевата последователност от команди от ръководството към подчинените);
    • ред (всеки трябва да си знае мястото в организацията);
    • справедливост (работниците трябва да бъдат третирани справедливо и любезно);
    • стабилност на персонала (персоналът трябва да бъде в стабилна ситуация);
    • инициативност (мениджърите трябва да стимулират представянето на идеи от подчинените);
    • корпоративен дух (необходимо е да се създаде дух на единство и съвместни действия, да се сплоти екипът).

    Принципите на класическата управленска система са разработени в съвременните "управленски школи" като фундаментални принципи.

    Важни в управлението са основни принципиуправление, които са връзката между фундаменталната основа на теорията на управлението – законите на управлението – и управленската практика. Общите принципи на управлението пряко следват от законите на управлението и отразяват обективната действителност.

    Общи принципи на управление това са правилата, които ръководят управлението на обекти с различна индустриална принадлежност или специфика, т.е. те са присъщи на всички системи за управление, поради което се наричат ​​общи. Тази група принципи отразява изискванията към системите за управление и като цяло към управленски дейности.

    Основните включват следното:

    • принципът на единството на политиката и икономиката;
    • научен характер;
    • последователност и комплексност;
    • принципът на единоначалие в управлението и колегиалност при вземане на решения;
    • принципът на централизация и децентрализация;
    • принципът на пропорционалност в управлението;
    • принципът на единоначалие в управлението;
    • принципът на спестяване на време;
    • принципът на приоритет на управленските функции пред структурата при създаване на организация и обратно, приоритетът на структурата пред управленските функции в експлоатационни организации;
    • принципът на делегиране на правомощия;
    • принцип на обратна връзка;
    • принципът на икономичност;
    • принципът на ефективност;
    • принцип на мотивация.

    Принципът на единството на политиката и икономиката.

    Икономиката е в основата на всяка държава и общество и се подчинява на обективни икономически закони и закономерности. Тяхното отчитане и разумно използване води до икономически растеж, а игнорирането или неотчитането им се проявява в икономическа рецесия или криза. Политиката отразява надстройката на всяка държава и е концентриран израз на икономиката. Това означава, че при изпълнението стопанска дейностобществото не може да не вземе предвид политическите последици от определени икономически мерки върху общественото развитие, върху промените в базата и надстройката.

    Научен.

    Този принцип определя, че управленските дейности, формирането, функционирането и развитието на системите за управление трябва да се основават на научни данни, т.е. обективни закони и закономерности. Освен това принципът на научност включва използването на съществуващия арсенал от съвременни научни методи за познаване на обекти на управление, изследване на реални ситуации, условията, в които протича жизнената дейност на тези обекти. Характеристика на този принцип е и прилагането на практика на постиженията на теорията и експерименталните данни за научно управление на обекти от различен вид, вкл. различни индустриални връзки.

    Последователност и комплексност.

    Принципите на системния подход предвиждат изучаването на обекта на управление и системата за управление съвместно и неразделно. Последователността означава необходимостта от използване на системен анализ и синтез във всяко управленско решение. В една система за управление едно неправилно, погрешно решение може да анулира цялата дейност на системата, да доведе до разрушаването й. Сложността в управлението означава необходимостта от цялостно обхващане на цялата управлявана система, като се вземат предвид всички области, всички аспекти на дейността , всички имоти.

    Принцип на единоначалие в управлението и колегиалност при вземане на решения.

    Принципът на единоначалието идва от факта, че всеки подчинен трябва да има един пряк началник, който му дава заповеди, заповеди, а подчиненият се отчита само на него.Всяко взето решение трябва да се разработва колегиално (колективно). Това означава изчерпателност (комплексност) на неговите разработки и отчитане на мненията на много експерти по различни въпроси. Взетите колективни решения се изпълняват под личната отговорност на ръководителя на организацията.

    Принципът на централизация и децентрализация.

    Централизация е, когато хората, властта, отговорностите, структурите са подчинени на един център, едно лице или който и да е орган на управление. Централизацията позволява да се осигури стриктна координация на връзките в системата за управление.

    Децентрализацията възниква в резултат на прехвърлянето на част от властта, правомощията и отговорността, както и правото да вземат решения в рамките на своята компетентност на по-ниските нива на управление. В резултат на децентрализацията има „разпръскване“ на властта. Децентрализацията допринася за структурната гъвкавост и развитието на адаптивните възможности на системата за управление.Централизацията и децентрализацията са в единство и взаимно се допълват. Напълно децентрализирана структура на управление не може да съществува, тъй като ще загуби своята цялост. От друга страна, система за управление, която е напълно лишена от децентрализация, не може да съществува - със загубата на автономност тя има своя собствена структура.

    Принципът на пропорционалност в управлението.

    Този принцип намира отражение в съотношението между управленските и управляваните части на организацията. Същността му се състои в осигуряването на взаимно съответствие между субекта и обекта на управление. Разрастването и усложняването на контролния обект, например производствената подсистема, води до растеж и усложняване на контролния субект (контролна подсистема) Нивото на съответствие на контролния субект с контролния обект може да се определи от редица индикатори като: управленски персонали работници; съотношението на мощността на спомагателните и обслужващи подсистеми (информационни, математически, технически) към нуждите на функционалните звена) и др. Принципът на пропорционалност в управлението е актуален при намиране и спазване на правилния баланс между колегиалност и еднолично командване, организация и самоорганизация, централизация и децентрализация, което е кръгът от най-важните управленски задачи.

    Принципът на единоначалието в управлението.

    Рационалната структура на управление е структура, при която за конкретен ръководител е установено ясно персонално разпределение на правомощията за управление за всеки конкретен въпрос на всяко ниво и по отношение на всеки обект на управление (подразделение или служител). Всеки мениджър е напълно наясно с границите на своята компетентност и действа в съответствие с тези идеи.

    Принципът на спестяване на време.

    Принципът на спестяване на време изисква постоянно намаляване на сложността на операциите в контролния процес. Това се отнася преди всичко за информационните операции за подготовка и изпълнение на решения.

    Принципът на приоритет на контролните функции над структуратапри създаване на организация и обратно, приоритет на структурите пред управленските функциив съществуващи организации.

    Създаването на нови системи за управление се извършва за изпълнение на определен набор от цели. Всяка цел се реализира чрез набор от задачи. След това тези задачи се групират по сходство, за тези групи се формира набор от функции, а след това набор от производствени и управленски връзки и структури.В реално работещи системи за управление управленски функцииразпределени между производствени и управленски нива и структури, връзките между елементите на структурата се отстраняват.В процеса на функциониране на организацията излишните елементи на структурата "отмират", а липсващите постепенно се появяват заедно с те „отмират“ или се появяват нови функции.

    Принципът на делегиране на правомощия.

    Принципът на делегиране на правомощия се състои в прехвърляне от ръководителя на част от възложените му правомощия, права и отговорности на неговите компетентни служители. Основната практическа стойност на принципа е, че мениджърът освобождава времето си от по-малко сложни ежедневни дела и може да концентрира усилията си върху решаването на проблеми от сложно управленско ниво.

    Принцип на обратната връзка.

    Обратната връзка в системите за управление е специална форма на стабилна вътрешна комуникация между субекта и обекта на управление, която има информационен характер и е необходимо условиепоток от управленски процеси, а също така има за цел да координира управленските действия. Същността на принципа на обратната връзка е, че всяко отклонение на системата от нейното естествено или предварително определено състояние е източник на ново движение в субекта на управление, насочено към поддържане на системата в нейното предварително зададено състояние.

    Принцип на икономичност.

    Това изискване е правило за управленска дейност, система за управление, която определя: управлението трябва да се извършва с най-малко разходи на ресурси, но не в ущърб на неговата рационалност и ефективност. Във всеки случай техните показатели трябва да бъдат съпоставени и оптимално комбинирани. Сравнението на различни варианти за резултатите и разходите за управление дава отговор за неговата рентабилност.

    Принципът на ефективността.

    Този принцип е изискване към управленските дейности да осигуряват висока производителност (рентабилност) на функционирането на обекта на управление. Неговата количествена сигурност може да бъде изразена чрез показателите за ефективност на обекта на управление и допълнена със съответните синтетични показатели за оценка на самата управленска работа.

    Принцип на мотивацията.

    Този принцип гласи, че управлението може да бъде високоефективно само при справедливи стимули за персонала на съоръжението и субекта на управление. Стимулирането се осъществява в две основни форми - материална и морално-психологическа, като те трябва хармонично да се съчетават помежду си с водещата и определяща роля на материалните фактори, мотивиращи успешната дейност.

    Принципи на управление.

    Управлението е рационален начин за управление на бизнес организации. Основно значение се отдава на използването на ясни и точни методи от чисто прагматичен характер, за да се използват най-ефективно ресурсите и другите условия, както и възможностите за бизнес визия.Тъй като управлението се основава на съвременна наукаи теорията за управление на хората и бизнеса, системата от нейните принципи включва принципите класически училищауправление, общи принципи на управление и разработени принципи съвременно развитиеНякои съвременни принципи на управление включват:

    • потребителска ориентация;
    • фокус върху перспективата за развитие на бизнеса, разширяване на обхвата на дейностите;
    • повишено чувство за отговорност за делата на организацията;
    • фокус върху крайните резултати от дейностите;
    • желание за иновации;
    • лидерска ориентация;
    • ентусиазъм на персонала;
    • развитие на всичко най-добро, което е в хората: умения, способности, желание да се правят нещата по оригинален, професионален, ефективен, независим начин;
    • уповаване на общочовешките ценности;
    • високи стандарти за производителност;
    • подкрепя обективните закони и реалностите на пазарните отношения;
    • решаване на нови проблеми с нови методи;
    • нарастващата роля на неформалната организация.
    • свобода и твърдост в същото време;
    • постоянно търсене на това, което може да се постигне;
    • действията трябва да са решителни, но балансирани;
    • концентрация на дейността си върху приоритетни програми.

      • За рационална организацияпроцеси, има редица принципи.

    Системата за управление се състои от две основни части: обект на управление (OC) и устройство за управление (CU), което също се нарича регулатор (R). Контролерът, въз основа на едно или повече референтни действия, които определят закона (алгоритъма) на управление, генерира управляващо действие U(t) върху CO и поддържа състоянието Y(t) на дадено ниво или променя състоянието Y (t) по определен закон, който може да се покаже на изхода му чрез съответния сигнал y (t). Контролерът е изправен пред задачата да осигури зададеното качество на работа на системата във всички практически важни режими, включително когато обектът е изложен на външни смущаващи въздействия и дестабилизиращи фактори X(t). Контролерът се създава от разработчика на системата въз основа на знания за свойствата на обекта на управление и необходимите задачи на системата.

    Външните връзки на контролния обект са показани на фиг. 2.1.1, където X е каналът на въздействието на околната среда върху обекта и контролно устройство, Y е каналът за въздействие на обекта върху околната среда или информационният канал за състоянието на обекта, U е каналът за въздействие на контрола върху обекта, G е главното устройство (програматор) за промяна на управляващото действие.

    Основната задача на контрола е да поддържа определен закон за промяна на една или повече физически величини на процесите, протичащи в ОС. Тези величини се наричат ​​контролирани (температура, налягане, ниво на течността, посока на движение на инструмента и др.).

    Обектът на управление винаги съдържа управляващ елемент (CB) на обекта, с помощта на който е възможно да се променят параметрите на състоянието на OC (реостат, вентил, клапа и др.). Физическата величина U(t) на входа на органа за управление се нарича входна величина на ОС или управляващото въздействие.

    ОС обикновено включва и чувствителен елемент (SE), който преобразува контролираната стойност в пропорционална стойност, удобна за информация и използване в системата за управление. Физическата величина y(t) на изхода на SE се нарича изходна величина на OS. По правило това е електрически сигнал (ток, напрежение) или механично движение. Като SE могат да се използват термодвойки, тахометри, лостове, сензори за налягане, сензори за положение и др.

    Управляващото действие U(t) се формира от управляващото устройство (CU) и се прилага към управляващия елемент на обекта, за да се поддържат необходимите стойности на управляваната променлива. Създава се от изпълнителния елемент на управляващия блок, който може да се използва като електрически или бутални двигатели, мембрани, електромагнити и др.

    Системата за управление, като правило, също има главно устройство (памет). Той задава програмата за промяна на управляващото въздействие, т.е. формира задаващия сигнал u(t). Паметта може да бъде изпълнена като отделно устройство с формиране на въздействие (сигнал) G(t) на входа на CU, може да бъде вградена в CU или изобщо да не е вградена. Като памет може да действа гърбичен механизъм, магнетофон, махало в часовник и др.

    Стойността X(t), действаща върху CO и (ако е необходимо) върху CD, се нарича смущение. Той отразява влиянието върху изходната стойност y(t) на промените в околната среда, натоварването и др.

    В общия случай всички връзки в системата за управление могат да бъдат многоканални (многоизмерни) от всякакво физическо естество (електрически, магнитни, механични, оптични и др.).

    Принципи на управление. Съществуват три основни принципа на управление на състоянието на ОС: принцип на управление на отворена верига, принцип на компенсация, принцип на обратна връзка.

    Принципът на отвореното управление е, че програмата за управление е строго зададена в паметта или чрез външно влияние G(t), а управлението не отчита ефекта на смущенията върху параметрите на процеса. Примери за системи са часовници, магнетофони и др.

    Принципът на компенсация се използва за неутрализиране на известни смущаващи влияния, ако те могат да изкривят състоянието на обекта на управление до неприемливи граници. При предварително известна връзка между състоянието на обекта и смущаващото влияние стойността на сигнала u(t) се коригира обратно пропорционално на смущаващото влияние x(t). Примери за компенсационни системи: биметално махало в часовник, компенсационна намотка на машина за постоянен ток и др. Предимството на компенсационния принцип е скоростта на реакция при смущения. Недостатъкът е невъзможността да се вземат предвид всички възможни смущения по този начин.

    Принципът на обратната връзка е най-широко използван в технически системиуправление, докато управляващото действие се коригира в зависимост от изходната стойност y(t). Ако стойността на y(t) се отклонява от необходимата стойност, тогава сигналът u(t) се коригира, за да се намали това отклонение. Връзката между изхода на операционния усилвател и входа на управляващото устройство, което коригира сигнала u(t), се нарича основна обратна връзка (OS).

    Недостатъкът на принципа на обратната връзка е инертността на системата. Поради това често се използва комбинация от този принцип с принципа на компенсацията, което позволява да се комбинират предимствата на двата принципа - бързината на реакция при смущение на принципа на компенсация и точността на регулиране, независимо от естеството на нарушения на принципа на обратната връзка.

    Видове системи за управление. В зависимост от принципа и закона на действие на устройството за управление се разграничават основните типове системи: стабилизиращи системи, софтуерни, проследяващи и самонастройващи се системи, сред които могат да се разграничат екстремни, оптимални и адаптивни системи.

    Системите за стабилизиране осигуряват постоянна стойност на управляваната величина за всички видове смущения, т.е. y(t) = const. В управляващото устройство се генерира референтен сигнал, с който се сравнява изходната стойност. CU, като правило, позволява настройка на референтния сигнал, който ви позволява да променяте стойността на изходното количество по желание.

    Софтуерните системи осигуряват промяна на контролираната стойност в съответствие с програмата, зададена на входа на управляващия блок или генерираната памет. Този тип системи включват магнетофони, плейъри, CNC машини и др. Има системи с времева програма, която осигурява y = f(t), и системи с пространствена програма, в която y = f(x), използвани там, където е важно да се получи необходимата траектория в пространството на изхода на системите , например в автоматична машина за пробиване на отвори в печатни платки.

    Системите за проследяване се различават от софтуерните системи само по това, че програмата y = f(t) или y = f(x) не е предварително известна. CU е устройство, което следи промяната на някакъв външен параметър. Тези промени ще определят промените в изходната стойност y(t).

    И трите разглеждани типа системи могат да бъдат изградени според всеки от трите принципа на управление (контрол с отворен цикъл, компенсация, обратна връзка). Характеризират се с изискването изходната стойност (състоянието на системата) да съвпада с някаква предписана стойност, която е еднозначно определена във всеки момент.

    Самонастройващите се системи се отличават с активен CU, който определя такава стойност на управляваната променлива, която в известен смисъл е оптимална.

    Така че в екстремни системи се изисква изходната стойност винаги да приема екстремна стойност от всички възможни, която не е предварително определена и може да се променя. За да го търси, системата извършва малки пробни движения и анализира реакцията на изходната стойност към тези проби, след което се генерира контролно действие, което доближава изходната стойност до екстремната стойност. Процесът е непрекъснат и се извършва само чрез обратна връзка.

    Оптималните системи са по-сложна версия на екстремалните системи. Тук, като правило, се извършва сложна обработка на информация за естеството на промяната на изходните стойности и смущения, за естеството на влиянието на управляващите действия върху изходните стойности, теоретична информация, информация от евристичен характер и др. .може да участва. Следователно основната разлика между екстремните системи е наличието на компютри. Тези системи могат да работят според всеки от трите основни принципа на управление.

    В адаптивните системи е възможно автоматично да се преконфигурират параметрите или да се промени електрическата схема на системите за управление, за да се адаптират към променящите се външни условия. В съответствие с това се разграничават самонастройващи се и самоорганизиращи се адаптивни системи.

    Три основни принципа са известни и се използват в технологиите:

    1. принципът на отворения контрол;

    2. принцип на компенсация (контрол на смущенията);

    3. принципът на обратната връзка (контрол по отклонение).

    Те могат да присъстват всички наведнъж в една система и тогава управлението се нарича комбинирано или се прилага отделно. Нека разгледаме всеки принцип на управление като независим.

    Принципът на отворения контрол.Същността му се състои в това, че алгоритъмът за управление се разработва само на базата на даден функциониращ алгоритъм и резултатите от автоматичното управление не се коригират от други фактори - смущения или изходни координати на процеса (фиг. 26).

    Ориз. 26. Схема на системата за управление с отворен контур

    Схемата на фиг. 1. има отворена верига, което определя името му. Близостта на индикаторите X и в отворените системи се осигурява само чрез проектиране и избор на физически закони, които действат във всички негови елементи. Въпреки очевидните недостатъци, този принцип се използва широко поради своята простота (напр. CNC машинни системи).

    Принцип на компенсация или контрол на смущенията.Смущаващият ефект може да бъде такъв, че отворената управляваща верига не осигурява необходимата точност на алгоритъма на работа. Като изход можете да измерите смущението и да направите корекции на управлението. В резултат на това имаме верига, както е показано на фиг. 27 (за простота по-нататък ефектите са показани с обикновени стрелки).

    Ориз. 27. Схема за контрол на смущенията

    За разлика от отворената верига има верига с допълнителен елемент 4 на системата, който генерира коригиращо действие, така че точността на управление се повишава. Принципът се изпълнява инвариантност(независимост) на ACS към даденото смущение на обекта.

    Принцип на обратната връзка. Регулиране на отклонението.При наличието на няколко смущения с еднакво силно влияние върху обекта, контролът на смущенията става труден, тъй като всяко смущение трябва да се измерва и информацията да се обработва по съответния начин. В този случай системата е създадена по такъв начин, че да се осигури точността на алгоритъма на функциониране без смущения в измерването. Достатъчно е да се направят корекции на алгоритъма за управление според реалната стойност на изходната координата в системата (фиг. 28).



    Ориз. 28. Схема за управление на затворена верига

    В конструкцията на системата е въведена допълнителна връзка 4, която включва елементи за измерване на X и за разработване на коригиращо въздействие върху управляващото устройство. Веригата има затворена форма, което дава основание да се нарече внедреният в нея метод принцип на управление на затворен контур, а допълнителната верига се нарича верига обратна връзка.

    В технологията за автоматично управление най-широко застъпени личен изгледзатворени системи, в които корекцията на алгоритъма за управление се извършва не от стойността на координатата X, а от нейното отклонение от стойността, определена от функциониращия алгоритъм, т.е. по размер:

    Верига, използваща този вид принцип на управление с обратна връзка, е показана на Фиг. 29.

    Основни принципи на управление 1. Общи понятия Теорията за автоматично управление на TAU се появява през втората половина на 19 век, първо като теория на регулирането. Това дава началото на научни изследвания в областта на управлението на технически обекти. Следователно предишното наименование „Теория на автоматичното управление“ е заменено с по-широкото „Теория на автоматичното управление“.


    Споделете работата си в социалните мрежи

    Ако тази работа не ви подхожда, има списък с подобни произведения в долната част на страницата. Можете също да използвате бутона за търсене


    Лекция 1 Основни принципи на управление

    1.1. Общи понятия

    Теорията на автоматичното управление (TAU) се появява през втората половина на 19 век, първо като теория на регулирането. Широкото използване на парни двигатели доведе до необходимостта от регулатори, т.е. специални устройства, които поддържат стабилен режим на работа на парната машина. Това дава началото на научни изследвания в областта на управлението на технически обекти. Оказа се, че резултатите и изводите на тази теория могат да бъдат приложени за управление на обекти от различно естество с различен принцип на действие. Понастоящем неговата сфера на влияние се разшири, за да анализира динамиката на системи като икономически, социални и др. Поради това предишното наименование "Теория на автоматичното управление" беше заменено с по-широко - "Теория на автоматичното управление".

    Управление на всеки обект(обекта на управление ще обозначаваме като OC) има въздействие върху него с цел постигане на необходимите състояния или процеси. Като ОС може да служи самолет, металообработваща машина, електродвигател и др. Нарича се управление на обект с помощта на технически средства без човешка намесаавтоматично управление. Извиква се набор от ОС и средства за автоматично управлениесистема за автоматично управление (ACS).

    Основната задача на автоматичното управлениее поддържането на определен закон за промяна на една или повече физически величини, характеризиращи процесите, протичащи в операционната система, без прякото участие на човек. Тези количества се наричатконтролирани променливи. Ако пещта се разглежда като OC, тогава контролираната величина ще бъде температурата, която трябва да се променя по зададена програма в съответствие с изискванията на технологичния процес.

    1.2. Основни принципи на управление

    Прието е да се разграничават три основни принципа на управление:принцип на отворена верига, принцип на компенсация, принцип на обратна връзка.

    1.2.1. Принцип на отворена верига

    Помислете за ACS на фурната за печене (фиг. 1). неяелектрическа схемапоказва принципа на действие на тази конкретна ACS, състояща се от специфични технически устройства. Принципните схеми могат да бъдат електрически, хидравлични, кинематични и др.

    Технологията на печене изисква промяна на температурата във фурната по зададена програма, в конкретен случай е необходимо поддържане на постоянна температура. За да направите това, е необходимо да регулирате напрежението на нагревателния елемент NE с реостат. Извиква се подобна част от ОС, с която можете да променяте параметрите на контролирания процесръководен органобект (OO). Може да бъде реостат, вентил, клапа и др.

    Частта от операционния усилвател, която преобразува контролираната стойност в пропорционална на нея стойност, удобна за използване в системата за автоматично управление, се наричачувствителен елемент(ChE). Физическата величина на изхода на SE се наричаизходна стойностOU. По правило това е електрически сигнал (ток, напрежение) или механично движение. Като SE могат да се използват термодвойки, тахометри, лостове, електрически мостове, сензори за налягане, сензори за напрежение, сензори за положение и др. В нашия случай това е термодвойка, на изхода на която се образува напрежение, пропорционално на температурата в пещта, което се подава към IP измервателното устройство за контрол. Физическата величина на входа на управляващия елемент на ОС се наричавходна стойност OU.

    Контролно действие u(t) - това е въздействието, приложено върху CR на обекта, за да се поддържат необходимите стойности на контролираната променлива. Образува секонтролно устройство(UU). Ядрото на CU езадвижващ елемент, които могат да се използват като електрически или бутални двигатели, мембрани, електромагнити и др.

    главно устройство(ZU) е устройство, което задава програмата за промяна на управляващото действие, т.есигнал за настройка u o (t) . В най-простия случай u o (t)=конст . Паметта може да бъде направена като отделно устройство, да бъде вградена в CU или да отсъства изобщо. Като памет може да действа гърбичен механизъм, магнетофон, махало в часовник, главен профил и др. Ролята на CU и паметта може да се играе от човек. Това обаче вече не е ACS. В нашия пример CU е гърбичен механизъм, който движи плъзгача на реостата според програма, която е зададена от профила на гърбицата.

    Разглежданата ACS може да бъде представена катофункционална диаграма, чиито елементи се наричатфункционални връзки. Тези връзки са представени с правоъгълници, в които е записана функцията за преобразуване на входната стойност в изходната стойност (фиг. 2). Тези величини могат да бъдат от еднакво или различно естество, като например входно и изходно електрическо напрежение или входно електрическо напрежение и изходна механична скорост на движение и други подобни.

    Стойност f(t) , подаден на втория вход на връзката, се извиквавъзмущение . Той отразява влиянието върху изходната стойност y(t) на промените в околната среда, натоварването и др.

    В общия случай една функционална връзка може да има няколко входа и изхода (фиг. 3). Тук u 1 ,u 2 ,...,u n - входни (контролни) действия; f 1 ,f 2 ,...,f m - смущаващи влияния; y 1 ,y 2 ,...,yk - изходни стойности.

    Принципът на работа на функционалните връзки може да бъде различен, следователно функционалната диаграма не дава представа за принципа на работа на конкретен ACS, а само показва пътищата и начините за обработка и преобразуване на сигнали.Сигнал е информационно понятие, съответстващо на електрическа схемафизични величини. Пътищата на неговото преминаване са обозначени с насочени сегменти (фиг. 4). Точките на разклоняване на сигнала се наричатвъзли . Сигналът се определя само от формата на промяна на физическото количество, той няма нито маса, нито енергия, следователно не се разделя на възлите и същите сигнали преминават по всички пътища от възела, равни на сигнала, влизащ във възела . Сумирането на сигналите се извършва всуматор, изваждане - в сравняващо устройство.

    Разгледаната СКУД на пещта за печене може да бъде представена чрез функционална схема (фиг. 5). Тази схема съдържапринцип на отворена верига, чиято същност е, че управляващата програма е твърдо кодирана от паметта; управлението не отчита влиянието на смущенията върху параметрите на процеса. Примери за системи за управление с отворен цикъл са часовници, магнетофони, компютри и други подобни.

    1.2.2. Принцип на компенсация

    Ако смущаващият фактор изкривява изходната стойност до неприемливи граници, тогава приложетекомпенсационен принцип(Фиг. 6, KU - коригиращо устройство).

    нека y o - стойността на изходното количество, което се изисква да се осигури по програмата. Всъщност, поради смущението f, изходът регистрира стойността y . Извиква се стойността e \u003d y o - y отклонение от зададената стойност. Ако по някакъв начин е възможно да се измери стойността f , тогава контролното действие може да бъде коригирано u на входа на операционния усилвател, сумиране на CU сигнала с коригиращо действие, пропорционално на смущението f и компенсира ефекта му.

    Примери за компенсационни системи: биметално махало в часовник, компенсационна намотка на машина за постоянен ток и др. На фиг. 6 има термично съпротивление в NE веригата R t , чиято стойност варира в зависимост от колебанията в околната температура, коригирайки напрежението на NO.

    Добродетелта на принципа на компенсацията: бърза реакция при смущения. Той е по-точен от принципа на отворената верига.недостатък : невъзможността да се вземат предвид всички възможни смущения по този начин.

    1.2.3. Принцип на обратната връзка

    Най-широко използваните в технологиитепринцип на обратна връзка(фиг. 7). Тук контролната променлива се коригира в зависимост от изходната стойност y(t) . И няма значение какви смущения действат върху ОС. Ако стойността y(t) се отклонява от необходимото, тогава сигналът се коригира u(t) за намаляване на това отклонение. Връзката между изхода на операционния усилвател и неговия вход се наричаосновна обратна връзка (OS).

    В конкретен случай (фиг. 8) паметта генерира необходимата стойност на изходната стойност y o (t) , която се сравнява с действителната стойност на изхода на САК y(t) . Отклонение e = y o -y от изхода на сравняващото устройство се подава към входарегулатор R, който съчетава UU, UO, CHE. Ако e0 , тогава контролерът генерира управляващото действие u(t) , действайки до осигуряване на равнопоставеност e = 0 или y = y o . Тъй като разликата в сигналите се прилага към регулатора, такава обратна връзка се наричаотрицателен, за разлика от положителна обратна връзкакогато се добавят сигналите.

    Такова управление във функцията за отклонение се наричарегулиране , и такъв ACS се наричаавтоматична система за управление(SAR). И така, фиг. 9 показва опростена диаграма на ACS на пещ за печене.

    Ролята на паметта тук се изпълнява от потенциометър, напрежението на коетоНас в сравнение с напрежението на термодвойката U t . Тяхната разлика U чрез усилвателя се подава към изпълнителния двигател на ID, който регулира положението на реостатния двигател в NO веригата през скоростната кутия. Наличието на усилвател показва, че това е ATSиндиректна система за управление, тъй като енергията за функциите на управление се взема от външни източници на енергия, за разлика отсистеми за директно управление, при които енергията се взема директно от ОС, както например в ACS на нивото на водата в резервоара (фиг. 10).

    Недостатъкът на обратния принципвръзката е инерцията на системата. Поради това често се използвакомбинация от този принцип с принципа на компенсацията, което ви позволява да комбинирате предимствата на двата принципа: скоростта на реакция при смущение на принципа на компенсация и точността на регулиране, независимо от естеството на смущенията на принципа на обратната връзка.

    Въпроси

    1. Какво се нарича управление?
    2. Какво се нарича автоматично управление?
    3. Какво е автоматична система за управление?
    4. Каква е основната задача на автоматичното управление?
    5. Какво е контролен обект?
    6. Какво е контролирана променлива?
    7. Какво представлява органът за управление?
    8. Какво е чувствителен елемент?
    9. Какво представляват входните и изходните величини?
    10. Какво е контролно действие?
    11. Какво се нарича възмущение?
    12. Какво се нарича отклонение от дадена стойност?
    13. Какво е контролно устройство?
    14. Какво е главно устройство?
    15. Какво е функционална схема и от какво се състои?
    16. Каква е разликата между сигнал и физическа величина?
    17. Каква е същността на принципа на отворения контрол?
    18. Какъв е принципът на компенсацията?
    19. Каква е същността на принципа на обратната връзка?
    20. Избройте предимствата и недостатъците на принципите на управление?
    21. Какъв специален случай на контрол се нарича регулиране?
    22. Каква е разликата между директните и индиректните системи?

    Други свързани произведения, които може да ви заинтересуват.vshm>
    19439. Основни закони на природата и основни понятия на екологията 32,6 КБ
    Закон за запазване на енергията. Закон за запазване на енергията В процеса на развитие на физиката като естествена наука се разкриха редица противоречия между причинно-следствените връзки в различни явления на материалния свят. Най-фундаменталният и развит закон на природата е законът за запазване и преобразуване на енергията. Законът за запазване на енергията свидетелства за неразрушимостта на движението и материята, съществуването на взаимни трансформации между видовете енергия и движение, невъзможността да се създаде нещо от нищото.
    5914. Принципи за управление на обекти 393.71KB
    Трансформираме това уравнение според Лаплас при нулеви начални условия, като приемем, че системата е линейна: 1 Уравнението на регулирания обект с една контролирана функция, когато е изложено на смущение, има формата 2 Замествайки 1 в 2, получаваме закона на функционирането на системата: или От тук ...
    13003. Принципи и функции на управлението 48,82 КБ
    В тази статия ще разгледам принципите и функциите на управлението, тъй като смятам, че това е първата стъпка към всяко управление, независимо дали става дума за голямо производство или малък бизнес, по-нататъшният процес на управление се основава на основните постулати. Както показва световният опит, принципите и функциите са сред най-важните категории на управление. Те разбират основните идеи за управленските дейности, фундаментални идеи, които пряко следват от законите и моделите на управление.
    13469. Същността на управлението. Принципи и модели на управление 88,4 КБ
    Принципи и модели на управление Съвременен мениджмънт. В момента управлението се разглежда като вид управление, което най-добре отговаря на нуждите и условията пазарна икономикавъпреки че този тип контрол не е най-добрият за максимална ефективност при всякакви условия. Може да се разглежда поне в три аспекта като наука и изкуство за управление на организации като дейност и процес на вземане на решения. управленски решенияв организациите и като управленски апарат на организациите. Мениджмънтът като наука и изкуство...
    7951. Принципи на управление на града. Управленски задачи 8,04 КБ
    Принципи на управление на града. Управленски задачи Основната цел на управлението на икономиката на града е да се осигури интегрирано развитие община. Един от инструментите за постигане на целите на общинското икономическо управление е прогнозирането и оценката на програмите за местно икономическо развитие. Тази зона е неразделна част от комплексното управление на града и с наличието на средства за информационни технологии в Градската администрация осигурява ефективна подкрепа за вземане на решения и тяхното изпълнение.
    2018. Принципи за осигуряване и управление на качеството на стоките и услугите 14,82 КБ
    Има три основни групи принципи за осигуряване на качеството. Стабилното осигуряване на качеството на продукта зависи от много фактори, които могат да бъдат разделени на две основни групи: частни и общи. фактори, които предполагат нивото на развитие на производствените средства и системите за контрол на качеството социална и икономическа осъществимост и производствена ефективност материални и лични интереси и т.н. Устойчивото подобряване на качеството на продукта не може да бъде постигнато от индивидуални и дори ...
    16608. Принципи на динамично моделиране на бизнес процеси за управление на проекти 2.28MB
    Принципи на динамично моделиране на бизнес процесите на управление на проекти Резюме на доклада Съвременните проекти се характеризират с голям брой ограничения и критерии по отношение на времето, качеството на наличните ресурси и други аспекти. Под една или друга форма тази област присъства във всички основни методологии за управление на проекти, въз основа на анализа на които могат да се разграничат следните общи принципи:
    1246. 479,21 КБ
    Цел контролирани от правителствототова е онази крайна или конкретна междинна точка по пътя към постигане на определено състояние на обществото или неговата подсистема в съответствие с програмираните перспективи за неговото развитие. Целите на публичната администрация обаче отразяват своя хоризонтален разрез и не дават ясна представа за тяхната субординация. Идеята да се представи системата от цели на публичната администрация под формата на дърво, вкоренено в социалната почва на обществото, се роди доста отдавна. Предметни характеристики на целеполагането и формирането ...
    16130. Основни принципи на социалното управление на взаимодействието между системата на висшето професионално образование и пазара на труда 10,36 КБ
    Основните принципи на социалното управление на взаимодействието на системата на висшите професионално образованиеи пазара на труда В момента социално управлениевзаимодействието между системата на висшето професионално образование и пазара на труда се характеризира с продължаващото влияние на старата управленска парадигма, от една страна, и началото на нейното формиране нова системаконтрол от друга. Това поражда определени противоречия в прилагането на практика на рационален и своевременен модел на управление, забавяйки процеса на модернизиране на образованието и...
    7979. Същностната основа на управлението на персонала: цел, задачи, функции, принципи, механизъм, процес, субекти и обекти 20,03 КБ
    Съществената основа на управлението на персонала: целта на задачата на функцията принципи механизъм процес субекти и обекти ОСНОВИ НА УПРАВЛЕНИЕТО НА ПЕРСОНАЛА Директно въз основа на трудова дейностна лице, определени технически технологични организационни процесипроизводство. Въз основа на което може да се твърди, че персоналът на организацията и управлението на персонала е ключово звено в цялостната система за управление. Управлението на персонала UE е специфична функция на управленската дейност, чийто основен предмет е ...