Sistema de control
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 22 de septiembre de 2017; las comprobaciones requieren 36 ediciones .Sistema de control : un conjunto sistematizado (estrictamente definido) de herramientas para administrar un objeto controlado ( objeto de control ): la capacidad de recopilar evidencia sobre su estado, así como los medios para influir en su comportamiento, diseñados para lograr objetivos específicos. El objeto del sistema de control puede ser tanto objetos técnicos como personas. El objeto del sistema de control puede estar compuesto por otros objetos, que pueden tener una estructura de relación permanente.
Una estructura de control técnico es un dispositivo o conjunto de dispositivos para manipular el comportamiento de otros dispositivos o sistemas.
El objeto de control puede ser cualquier sistema dinámico o su modelo . El estado de un objeto se caracteriza por unos valores cuantitativos que cambian con el tiempo, es decir , variables de estado . En los procesos naturales, tales variables pueden ser la temperatura , la densidad de cierta sustancia en el cuerpo , el tipo de cambio de valores , etc. Para los objetos técnicos, estos son movimientos mecánicos (angular o lineal) y su velocidad, variables eléctricas, temperaturas, etc. El análisis y la síntesis de los sistemas de control se llevan a cabo mediante los métodos de una sección especial de la teoría matemática del control .
Las estructuras de control se dividen en dos grandes clases:
- Sistema de control automatizado (ACS): con la participación de una persona en el circuito de control;
- Sistema de control automático (ACS) - sin intervención humana en el circuito de control.
Tipos de sistemas de control automático
El sistema de control automático, por regla general, consta de dos elementos principales: el objeto de control y el dispositivo de control.
Por Goal Management
El objeto de control es un cambio en el estado del objeto de acuerdo con una ley de control dada. Tal cambio ocurre como resultado de factores externos, por ejemplo, debido a influencias de control o perturbadoras.
Sistemas de control automático- Sistemas automáticos de estabilización . El valor de salida se mantiene a un nivel constante (el punto de ajuste es una constante ). Las desviaciones ocurren debido a perturbaciones y cuando se enciende.
- Sistemas de regulación de programas . El valor establecido cambia de acuerdo con una ley de programa predeterminada. Junto con los errores encontrados en los sistemas de control automático, también hay errores de la inercia del controlador . La regulación del software es un proceso bastante complicado que requiere el conocimiento de la tecnología y las propiedades dinámicas del objeto controlado [1] , que opera bajo el control directo de una persona.
- sistemas de seguimiento . El efecto de entrada es desconocido. Se determina solo durante el funcionamiento del sistema. Los errores dependen mucho de la forma de la función f(t).
Son capaces de mantener un valor extremo de algún criterio (por ejemplo, mínimo o máximo) que caracteriza la calidad de funcionamiento de un objeto dado. El criterio de calidad, que generalmente se denomina función objetivo , indicador extremo o característica extrema , puede ser una cantidad física medida directamente (por ejemplo, temperatura , corriente , voltaje , humedad , presión ), o eficiencia , rendimiento, etc.
Asignar:
- Sistemas con controlador de acción de relé extremo. El controlador extremo universal debe ser un dispositivo altamente escalable capaz de realizar una gran cantidad de cálculos de acuerdo con varios métodos.
- El regulador Signum se utiliza como un analizador de calidad analógico que caracteriza sin ambigüedades solo un parámetro ajustable de los sistemas. Consta de dos dispositivos conectados en serie: Signum-relay ( D-flip-flop ) y motor ejecutivo ( integrador ).
- Sistemas extremos con objeto sin inercia
- Sistemas extremos con objeto inercial
- Sistemas extremos con característica flotante. Se utiliza cuando el extremo cambia de forma impredecible o difícil de identificar.
- Sistemas con detector síncrono (sistemas extremos de funcionamiento continuo). En el canal directo hay un eslabón diferenciador , que no pasa la componente constante. Por alguna razón, este enlace no se puede eliminar o desviar o no es aplicable. Para garantizar la operatividad del sistema, se utilizan la modulación de la influencia impulsora y la codificación de la señal en el canal directo, y se instala un detector de fase síncrona después del enlace diferenciador .
Sirven para asegurar la calidad deseada del proceso con una amplia gama de cambios en las características de los objetos de control y perturbaciones.
Cabe distinguir dos métodos de organización de la adaptación: la adaptación de búsqueda y la adaptación con indicación de objeto, es decir, con evaluación experimental de su modelo matemático.
Por el tipo de información en el dispositivo de control
Cañones autopropulsados cerradosEn los sistemas de control automático cerrados, la acción de control se forma en dependencia directa del valor controlado. La conexión de la salida del sistema con su entrada se llama realimentación . La señal de retroalimentación se resta de la entrada de comando. Tal retroalimentación se llama negativa . ¿Podría ser al revés? Resulta que sí. En este caso, la retroalimentación se llama positiva, aumenta el desajuste, es decir, tiende a "sacudir" el sistema. En la práctica, la retroalimentación positiva se usa, por ejemplo, en generadores para mantener oscilaciones eléctricas no amortiguadas.
Abrir ACSLa esencia del principio de control abierto radica en un programa de control rígidamente definido. Es decir, el control se realiza "a ciegas", sin monitorizar el resultado, basándose únicamente en el modelo del objeto controlado embebido en el ACS. Ejemplos de tales sistemas: temporizador , unidad de control de semáforos, sistema automático de riego de césped, lavadora automática, etc.
A su vez, existen:
- Bucle abierto configurando la acción
- perturbado abierto
Características de los cañones autopropulsados
Dependiendo de la descripción de las variables, los sistemas se dividen en lineales y no lineales . Los sistemas lineales incluyen sistemas que consisten en elementos de descripción, que están dados por ecuaciones diferenciales o algebraicas lineales .
Si todos los parámetros de la ecuación de movimiento del sistema no cambian con el tiempo, dicho sistema se llama estacionario . Si al menos un parámetro de la ecuación de movimiento del sistema cambia en el tiempo , entonces el sistema se llama no estacionario o con parámetros variables .
Los sistemas en los que las influencias externas (ambientales) están definidas y descritas por funciones continuas o discretas en el tiempo pertenecen a la clase de sistemas deterministas .
Los sistemas en los que tienen lugar señales aleatorias o influencias paramétricas y se describen mediante ecuaciones diferenciales o en diferencias estocásticas pertenecen a la clase de sistemas estocásticos.
Si el sistema tiene al menos un elemento, cuya descripción viene dada por la ecuación diferencial parcial , entonces el sistema pertenece a la clase de sistemas con variables distribuidas .
Los sistemas en los que dinámicas continuas generadas en cada momento del tiempo se intercalan con comandos discretos enviados desde el exterior se denominan sistemas híbridos .
Ejemplos de sistemas de control automático
Dependiendo de la naturaleza de los objetos controlados , se pueden distinguir sistemas de control biológico, ecológico, económico y técnico. Ejemplos de gestión técnica incluyen:
- Sistemas de acción discreta o autómatas ( trading , gaming , musical ).
- Sistemas de estabilización de voltaje , temperatura, nivel de líquido, velocidad, nivel de sonido , registro de imagen o magnético , etc. Estos pueden ser complejos de aeronaves controladas que incluyen sistemas de control automático de motores , mecanismos de dirección , pilotos automáticos y sistemas de navegación .
El concepto de ajuste del sistema de control
El ajuste del sistema de control se entiende como una lista de trabajos computacionales y experimentales destinados a encontrar los parámetros de ajuste del controlador que proporcionen la calidad especificada de regulación, organización y realización de pruebas a gran escala en la producción operativa o experimentos computacionales para confirmar la optimización de los parámetros seleccionados. La prueba de la optimización deben ser los resultados de la operación del controlador para varios valores de parámetros de ajuste, entre los cuales se encuentran los óptimos. Los parámetros de sintonía son sus valores numéricos para un regulador en particular, restricciones en los rangos de su variación durante la búsqueda, así como criterios de calidad.
El concepto de ajuste del sistema de control es bastante amplio: todo depende del objetivo y las condiciones del ajuste. Al configurar cualquier sistema de control, especialmente en la industria de la energía térmica, se debe tener en cuenta la inconsistencia interna del trabajo realizado.
El éxito del ajuste del controlador depende de la integridad de la información sobre el objeto de la regulación. Al mismo tiempo, se puede obtener la información más completa y confiable durante la operación del sistema. Por lo tanto, el ajuste práctico siempre debe comenzar con una falta de información y uno debe estar preparado para todo tipo de sorpresas.
Sin embargo, en cualquier caso, asegurar la sostenibilidad es un requisito obligatorio.
Se pueden imponer los siguientes requisitos a los resultados de la afinación, que se pueden clasificar como suficientes:
- garantizar la operatividad del sistema de control (la capacidad de encender el regulador);
- asegurar el funcionamiento del regulador con un determinado margen de estabilidad (garantía de funcionamiento estable);
- proporcionando parámetros óptimos que garanticen el mínimo del criterio de calidad seleccionado.
La lista anterior de requisitos suficientes es una lista de las etapas de puesta en servicio que deben completarse para lograr la máxima calidad del sistema de control. Las etapas se pueden realizar inmediatamente al inicio de la producción o espaciadas en el tiempo. [2]
Requisitos para los sistemas de control automático
El objetivo principal del sistema de control automático es proporcionar una correspondencia dada entre las coordenadas de entrada y salida. En el caso de un sistema de seguimiento, la coordenada de entrada debe ser igual a la salida en cualquier momento. Dado que el sistema automático funciona sobre la base de una comparación de las coordenadas de entrada y salida, tal igualdad es fundamentalmente inviable y solo se puede hablar de una diferencia bastante pequeña entre las coordenadas de entrada y salida. [3]
Véase también
- Teoría de control
- Teoría del control automático (TAU)
- Sistema de control distribuido
- Regulador (teoría de control)
- Sistema de control automático a bordo
- Respuesta de frecuencia logarítmica
- Gestión con modelos predictivos
- Enlace aperiódico
Notas
- ↑ A. V. Andryushin, V. R. Sabanin, N. I. Smirnov. Gestión e innovación en ingeniería térmica. - M: MPEI, 2011. - S. 15. - 392 p. - ISBN 978-5-38300539-2 .
- ↑ Stephanie E.P. Fundamentos del cálculo del ajuste de reguladores de procesos de calor y energía /E. P. Estefanía. M., 1982. - 325 págs.
- ↑ E. A. Fedosov, A. A. Krasovsky, E. P. Popov y otros . Enciclopedia. Control automático. Teoría. - M. , 2000. - S. 20. - 688 p. — ISBN 5-217-02817-3 .
Literatura
- Yashkin II El curso de la teoría del control automático. M., Nauka, 1986
- Polyak B. T., Shcherbakov P. S. Estabilidad y control robustos. M., Nauka, 2002
- Besekersky V. A., Popov E. P. Teoría de los sistemas de control automático. M., Ciencia, 1966
- Tsypkin Ya. Z. Fundamentos de la teoría de los sistemas automáticos. M., Nauka, 1977
- Novikov DA Teoría de la gestión de los sistemas organizacionales . 2ª ed. — M.: Fizmatlit, 2007.
- Krasovskiy AA Dinámica de sistemas autoajustables continuos. m 1963
- Morosanov I. S. Sistemas extremos de relés. M., Ciencia, 1964
- Kuntsevich VM Impulse autoajustable y sistemas de control automático extremo. K, Ciencia, 1966
- Rastrigin L. A. Sistemas de control extremo. M., Nauka, 1974
- Butko GI, Ivnitsky VA, POryvkin Yu. P. Evaluación de las características de los sistemas de control de aeronaves. M., Mashinostroenie, 1983
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