цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 

ТАУ. Основы основ.

Автор: Mike(admin) от 3-09-2013, 18:45

В наше время в мире насчитывается огромное количество различных автоматических систем, их число с каждым годом постоянно увеличивается. И все они требуют качественного оптимального управления, принципы которого на стадии проектирования должен заложить в них разработчик. Ведь умный дом нагревает комнату до желаемой температуры не потому, что он внезапно чудесным образом поумнел, а квадрокоптер так лихо летает не из-за того, что в нем где-то спрятана магия! Магии здесь никакой нет, во всем виновата теория автоматического управления или просто ТАУ.


Чтобы дом нагревал, а квадрокоптер летал, во-первых, нужно иметь информацию об их состоянии в данный момент и об условиях окружающей среды. Дому полезно будет знать температуру в помещении, для коптера актуальными данными могут быть положение в пространстве и высота. Все это собирается определенным типом устройств, называемых датчиками или сенсорами. Сегодня на рынке представлено множество типов датчиков: датчики температуры, давления, влажности, тока, напряжения, скорости, ускорения, магнитного поля и многие другие.


Далее полученные данные с датчиков нужно как-то обработать, и этим занимаются регуляторы. Регулятор представляет собой какое-либо математическое выражение, запрограммированное в контроллере (или спаянное на операционных усилителях, резисторах и конденсаторах, если уж совсем по олдскулу), которое на основании информации об управляющем воздействии (задании от пользователя) и данных с датчиков формирует сигнал для оптимального управления рабочим органом (нагревательным элементом, двигателем и т.п.).



структура САУ

Рисунок 1 – Структура САУ

Здесь с помощью датчика формируется обратная связь, которая позволяет САУ всегда быть в курсе последних событий и не давать задающему воздействию монополию на управление устройством, в противном случае без учета внешних возмущающих воздействий система бы пошла в разнос. Из-за наличия обратной связи такие системы называют замкнутыми. Существуют и разомкнутые системы, у которых нет датчиков или иных инструментов, сообщающих информацию о внешнем мире. Но они предельно просты и для управления сложными объектами практически не пригодны, поскольку нужно досконально знать весь объект, изучить и описать его поведение во всевозможных ситуациях. Поэтому такие системы не являют собой комплексные агрегаты и в основном управляются по времени. В качестве примера можно отметить простейшее устройство поливки цветов по таймеру.


Разомкнутые системы не представляют особого интереса, поэтому дальше будем препарировать только замкнутые. Выше был показан пример с одним контуром, поскольку обратная связь там одна. Но для более точного управления сложными объектами требуется знать несколько величин, влияющих на поведение этого объекта, а значит нужно иметь несколько датчиков, несколько обратных связей и несколько регуляторов. В итоге САУ превращается в многоконтурную.


Вообще с точки зрения структурной организации наиболее широкое распространение получили САУ с последовательной коррекцией (рисунок 2) и САУ с параллельной коррекцией (рисунок 3).


структура САУ

Рисунок 2 – САУ с последовательной коррекцией

структура САУ

Рисунок 3 – САУ с параллельной коррекцией


Как видно из рисунков, эти САУ имеют разную организацию регуляторов и обратных связей. В случае с последовательной коррекцией выходная величина регулятора внешнего контура является входной для регулятора внутреннего контура. То есть сначала корректируется одна величина, затем корректируется другая и умножается на предыдущую и так далее по цепочке. Такая САУ также называется системой подчиненного регулирования. В системах с параллельной коррекцией сигналы с датчиков поступают на вход одного регулятора, который должен все это обрабатывать. В итоге у каждой системы имеются свои достоинства и недостатки. САУ с параллельной коррекцией работают быстро, но очень сложны в настройке, поскольку при проектировании в одном регуляторе нужно учесть все нюансы различных обратных связей. Для САУ с последовательной коррекцией выработаны четкие методики и правила проектирования, регуляторы настраиваются последовательно и без больших проблем, но быстродействие таких САУ не велико, поскольку чем больше контуров, тем больше нескомпенсированных постоянных времени, и тем дольше сигнал добирается до выхода.


Существуют также комбинированные САУ, представляющие собой особый вид магии, доступный просвещенным джедаям, и с помощью них действительно достигается непревзойденная мощь и гибкость в деле управления Вселенной. И такие системы в дальнейшем, возможно, также будут рассмотрены.



© digitrode.ru


Теги: ТАУ



Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий
Цитата
  • Stanford University

  • 21 декабря 2015 06:22
  • Группа: Гости
  • ICQ:
  • Регистрация: --
  • Статус:
  • Комментариев: 0
  • Публикаций: 0
^
Stanford University - legendary institution in America. Known for innovation in the technology industry. It is considered the world's research and development center and a giant in the field of network technologies. Located near the historic center of Silicon Valley - Palo Alto (California). Place of birth of such a well-known brand companies like Facebook, Apple, Xerox, Hewlett-Packard. There are many start-ups and shape the future of the IT-industry.

At Stanford University about 1900 teachers, some of them Nobel Prize winners. More than 7000 students are enrolled in the bachelor's degree and about 8 thousand. Mined master's degree. The most popular is getting a business education MBA. More than half of the students are foreigners mostly from Asian countries.

Education at Stanford is different from other elite American schools his unconventional approach. Offers an unprecedented freedom to cross the boundaries of science, to conduct independent research on various subjects. The absence of any boundaries between departments. Students can study in parallel for several specialties. Stanford library has about 8.5 million books, along with the large electronic.