Те кто учился на специальностях связанных с управлением в технических системах, отлично знают, что это за предмет и понимают, что нахрапом его не возьмешь. Для тех, кто серьезно занимается управлением и регулированием - это предмет номер один.
Отмечу сразу, что в рамках Дзена его изучить нереально, но познакомиться и сделать первые шаги вполне возможно.
1. Для чего нужен предмет. Предмет необходим для развития навыка и умения построения различных моделей. Правильное построение, затем правильное математическое описание. После этого реализация модели и построение работающей системы. На словах кажется все очень просто. На деле, данный предмет, может закрыть 99% управления моделью без знания и применения программирования.
2. Прежде чем изучать это предмет, необходимо закрыть пробелы по следующим дисциплинам:
- Комплексные числа - основа в построении и расчете переходных процессов
- Вспомнить или освоить что такое производная. её математическую модель и качественное описание.
- Вспомнить, что такое интегрирование, как оно используется, и что оно дает.
- После того как вспомнили первые три пункта, вспоминаем, что такое дифференциальные уравнения разного порядка и их решения.
- Решение систем дифференциальных уравнений. Матрицы.
- Элементы линейной алгебры.
- Конечно же , логику, и ряд других простых, но важных предметов.
Итак рассмотрим простую модель:
Это очень простая модель и в дальнейшем может быть разбита на несколько других. Сейчас задача понять назначение предмета и принцип работы модели.
Обратите внимание на рисунок, в нем есть три прямоугольника. Регулятор - элемент, который переводит входное воздействие на управляющее воздействие, например, мы подаем питание на мотор, и он начинает вращаться, усиливаем воздействие или уменьшаем - меняется скорость вращения.
Сам объект управления - это может быть, автомобиль, циркулярная пила, водный катер.
Блок обратной связи. Через обратную связь и систему датчиков (устройство обратной связи) Мы понимаем, что электромотор уже вращается с заданной скоростью и нужно её просто держать или наоборот уменьшить.
Далее есть два кружка с закрашенными сегментами - это суммирующий элемент, где светлый сегмент - это суммирование, а закрашенный - суммирование с инверсией.
Как видим у сумматора достаточно простая задача, но это отдельный блок. Первый сумматор у нас к Входному воздействию добавляет сигнал от обратной связи с инверсией. Это значит, если двигатель слишком быстро работает, тогда из входного возмущения, мы просто вычитаем часть сигнала обратной связи.
Второй сумматор - это воздействие с окружающей средой - встречный ветер, склон, жара на улице, сырая древесина.все это будет оказывать влияние на корректную работу объекта управления.
Теперь рассмотрим пример: едем мы на авто и с помощью педали газа даем команду, на впрыск топлива. Немного подумав, переключили авто на режим круиз контроля. Выставили заданную скорость и едем.
Когда едем по ровной дороге, система "рассчитала" нужную скорость и у нас все хорошо. Но теперь едем по склону и при заезде на него начали испытывать трудности. Как это происходит, так как идет сопротивление, то скорость (конечная величина), меньше заданной, значит на сумматор будет приходить отклонение от заданной скорости, инвертироваться и складываться или вычитаться из входного воздействия. Доза впрыска меняется и скорость чуть чуть подрастет, пройдет еще один цикл, если скорость не набралась, будет еще увеличение впрыска на заданную величину и снова ожидание. В случае если едем под горку, автомобиль начнет сам разгоняться под собственным весом и тут уже на вход сумматора пойдет команда, о том что, подачу топливо надо уменьшить , Итак двигатель работает но уже с меньшим впрыском. Таким образом на примере простых вещей мы начали понимать основную модель регулирования.
Теперь когда есть понимание процесса управления, создаем более подробную модель, где формулами описываем переходные процессы и после этого приступаем к реализации.
СЕгодня все эти модели в большинстве своем реализуются программно, с помощью микроконтроллеров.
Раньше все модели переводились в электронную схему, где ключевым элементами были операционные усилители.
Современные решения на базе микроконтроллеров имеют намного больше возможностей чем предшественники на ОУ(операционных усилителях), но математический аппарат никто не отменял. Поэтому устраняем нехватку знаний в математике и переходим к построению моделей автоматического управления.
Если Вам понравилась публикация, подписывайтесь на канал, за Ваши лайки чаще показывают Наши публикации.
Для поиска публикаций через поисковые системы, просто вводите слово Вивитроника.
Свои комментарии можете предлагать в группе вконтакте,
Если есть вопросы или по желания, то пишите, через Обратную связь.
Канал телеграм.