أنظمة التحكم الآلي المتطرفة. طرق البحث عن المتطرفة. أنظمة التحكم المتطرفة
مبدأ التحكم: (جهاز الحفر)
البرامج والقوانين التنظيمية البرنامج التنظيمي
خطة لتشكيل التأثير المرجعي ز(ر) على النظام.
يمكن أن يكون البرنامج التنظيمي:
زمني: ذ = ذ(ر);
حدودي: ذ = ذ(ق 1 , ق 2 , ق 3 , ..., قن).
على سبيل المثال، برنامج طهي مؤقت (طهي المعكرونة لمدة 12 دقيقة)، أو برنامج بارامتري لهبوط طائرة على سطح حاملة طائرات (اعتمادًا على: الرياح المتقاطعة، التغيرات في إحداثيات مهبط الطائرات، كتلة الطائرة). الوقود المتبقي،...).
القانون التنظيمي
الاعتماد الذي يتشكل من خلاله التأثير التنظيمي ش(ر) إلى كائن من المعلومات الأولية: ز(ر) و/أو س(ر) وربما و (ر).
القوانين التنظيمية هي:
خطي:
;
غير خطية:
ف 1(ش, du/dt, ...) = ف 2(س, dx/dt, ...; ز, ...; و, ...) .
تصنيف قوانين التحكم غير الخطية:
وظيفية.
منطقي.
حدودي.
التحسين.
أمثلة على اللاخطية الوظيفية الثابتة في القوانين:
أمثلة على اللاخطية الوظيفية الديناميكية في القوانين:
مثال على القانون المنطقي غير الخطي:
إذا | س| < 0.2زم، ثم ش = ك 1 س ;
إذا | س| > 0.2زم، ثم ش = ك 2 س ;
أين: ك 1 < ك 2
مثال على القانون غير الخطي البارامترى:
ش = ك(ر [درجة مئوية]؛ ح [م]؛ ز [كجم]) س .
مثال على تحسين القانون غير الخطي:
ش = ك(الحد الأدنى (CO 2)؛ الحد الأقصى (الكفاءة)) س .
قوانين التحكم المستمر الخطية
يُفهم قانون التنظيم (التحكم) على أنه خوارزمية أو اعتماد وظيفي يحدد إجراء التحكم ش(ر) إلى الكائن:
ش(ر) = ف(س، ز، و) .
يتم وصف القوانين الخطية بشكل خطي:
ش(ر) = ك 1 س(ر) + ك 2 س(ر)dt + ك 3 س(ر)dt 2 + ... + ك 4 س"(ر) + ك 5 س""(ر) + ...
وهو مكتوب أيضًا في شكل عامل التشغيل:
ش(ر) = س(ر) [ك 1 + ك 2 /ص + ك 3 /ص 2 + ... + ك 4 ص + ك 5 ص 2 + ...] (1*).
وجود في (1*) حساسية المتحكم للمكونات التناسبية أو التكاملية أو التفاضلية في المعلومات الأولية س(ر)، يحدد نوع المنظم:
ف - النسبي.
أنا - لا يتجزأ.
PI - تكامل متناسب (متساوي اللون).
PD - التفاضل النسبي.
وخيارات أكثر تعقيدًا - PID، PIID، PIDD، ...
السيطرة النسبية
قانون السيطرة النسبية له الشكل:
ش(ر) = دبليوريج ( ص) س(ر) = ك 1 س(ر) ,
دبليو(ص) = دبليوريج ( ص) دبليوس( ص) = ك 1 دبليوس( ص) .
النظر في معادلة الخطأ:
في حالة مستقرة ص0 (جميع المشتقات تساوي صفر)؛ دبليوس( ص)كس؛ دبليو(ص)ك 1 كس = ك; أين ك- كسب حلقة نظام الحلقة المفتوحة (مع دبليونظام التشغيل ( ص)=1).
سيرة ذاتية: يتيح لك التنظيم P تقليل خطأ الحالة الثابتة (الثابت)، ولكن بمقدار 1+ فقط كمرات، وبالتالي فإن التنظيم سيكون ثابتا. أولئك. في أي ك سالفم 0.
تنظيم متكامل
قانون التنظيم المتكامل له الشكل:
ش(ر) = دبليوريج ( ص) س(ر) = ك 2 /ص س(ر) ,
ثم في الحالة المفتوحة سيتميز النظام بـ PF:
دبليو(ص) = دبليوريج ( ص) دبليوس( ص) = ك 2 /ص دبليوس( ص) .
النظر في معادلة الخطأ:
في حالة مستقرة ص0, => دبليو(ص); => المكون الأول للخطأ ز 0 /0. يعتمد الخطأ الناتج عن الاضطراب على نوع الوظيفة دبليوو(0) وقد يختلف عن الصفر.
سيرة ذاتية: تنظيم I يزيل الخطأ الثابت في النظام، أي. سيكون النظام ثابتًا فيما يتعلق بالتأثير المرجعي ز(ر).
الصفحة 1
يتم التحكم الشديد من خلال حركات البحث الخاصة. يتم تغذية إشارة البحث y، مع إشارة العمل، إلى مدخلات الكائن المتطرف. تتيح لك معالجة تفاعلات قيمة الإخراج x لإشارات البحث تحديد المسافة من الحد الأقصى وصياغة إجراءات التحكم التي توفر الحد الأقصى.
يمكن توضيح خوارزمية التحكم القصوى باستخدام SAO في الشكل 1. ЪАа، الذي يوضح الاعتماد على IS (الولايات المتحدة)، والذي يعمل على تحسين تيار IM عند عزم حمل ثابت، ومنحنيات التغييرات في الإحداثيات القابلة للتعديل هو وإجراء التحكم بنا بمرور الوقت.
تتكون عملية التحكم القصوى من دورات تشغيل وحدة التحكم الفردية. تحتوي كل دورة على 11 دورة عمل. من خلال تكرار الدورات تلقائيًا، تبحث وحدة التحكم القصوى عن القيمة المثلى لمعلمة العملية الخاضعة للتحكم.
تشكل أنظمة التحكم القصوى حاليًا أحد أكثر أنواع الأنظمة التكيفية تطورًا عمليًا. الهدف من التحكم الأقصى هو تحقيق الحد الأقصى لمؤشر أمثل معين، وهو دالة لواحد أو أكثر من الإحداثيات المعممة للكائن.
تعد أنظمة التحكم المتطرفة أكثر تعقيدًا من أنظمة التحكم الآلي التقليدية، ويُنصح باستخدامها إذا كان كائن التحكم لديه الحد الأقصى الواضح لمؤشر الجودة، والذي يعتمد بشكل كبير على إجراءات التحكم والظروف الخارجية.
الهدف من التحكم الشديد هو ضمان الوضع الأمثل والأفضل إلى حد ما لتشغيل الكائن. المعيار الرئيسي لتحقيق المثالية هو ضمان الحد الأدنى أو الأقصى لوظيفة معينة لجودة تشغيل الكائن مع عدم وجود معلومات مسبقة كافية حول طبيعة تغييراته.
ترتبط مشكلة التحكم الشديد في كائن متعدد المعلمات، في المقام الأول، بالزيف الكبير للكائن، وانجراف خصائصه والتشويه الكبير للقيود.
لذا، فإن التحكم الأقصى du 4 (5 (t - 1 / 2) له دفعة متوسطة واحدة.
وهكذا ظهرت السيطرة المتطرفة كقسم من علم التحكم الآلي التقني، الذي يتصل بنظرية العمليات التكرارية من جهة، ونظرية التحكم الآلي من جهة أخرى، ونظرية تخطيط التجارب المتطرفة من جهة ثالثة. .
في بعض الأحيان، قد لا يكون استخدام التحكم الشديد عمليًا على الإطلاق بسبب خسائر البحث الكبيرة. بالنسبة لمثل هذه الكائنات، يتم أحيانًا استخدام نظام لتثبيت القيمة المثلى لمتجه الحالة لنقطة واحدة. قد تكون الانحرافات أثناء انجراف الخصائص المتطرفة في ظل الاضطرابات في هذه الحالة أقل من خسائر البحث.
تصنيف كائنات التحكم المتطرفة مشروط أيضًا ويهدف فقط إلى إظهار اتساع نطاق الكائنات المتطرفة. بعضها افتراضي وتوضيحي بطبيعته. وبالتالي، من وجهة نظر عامة، لا ينصح بتقليص مشكلة حل أنظمة المعادلات التفاضلية العادية (2.2.10) إلى المشكلة القصوى (2.2.15) وحلها بطريقة البحث، لأن الطرق فعالة للغاية لحل المشكلة موجودة بالفعل. ومع ذلك، فإن حل مشاكل القيمة الحدية لأنظمة المعادلات العادية أو المعادلات التفاضلية الجزئية باستخدام طرق التحكم القصوى ينبغي اعتباره واعدًا، نظرًا لأن الطرق الأخرى (على سبيل المثال، طريقة الشبكة) لا يمكن اعتبارها فعالة، خاصة بالنسبة للمشكلات المعقدة.
1. أنا (العميل) أعبر بموجب هذا عن موافقتي على معالجة بياناتي الشخصية التي تلقيتها مني أثناء تقديم طلب للحصول على المعلومات والخدمات الاستشارية/القبول في البرامج التعليمية.
2. أؤكد أن رقم الهاتف المحمول الذي قمت بتحديده هو رقم هاتفي الشخصي الذي خصصه لي مشغل الهاتف المحمول، وأنا على استعداد لتحمل المسؤولية عن التبعات السلبية الناجمة عن إشارتي إلى رقم هاتف محمول خاص بشخص آخر.
تضم مجموعة الشركات:
1. شركة ذات مسؤولية محدودة "MBSh"، العنوان القانوني: 119334، موسكو، لينينسكي بروسبكت، 38 أ.
2. شركة MBSH Consulting LLC، العنوان القانوني: 119331، موسكو، شارع فيرنادسكوغو، 29، مكتب 520.
3. CHUDPO "مدرسة موسكو للأعمال - الندوات"، العنوان القانوني: 119334، موسكو، لينينسكي بروسبكت، 38 أ.
3. لأغراض هذه الاتفاقية، تعني "البيانات الشخصية" ما يلي:
البيانات الشخصية التي يقدمها العميل عن نفسه بوعي واستقلالية عند ملء طلب التدريب/تلقي المعلومات والخدمات الاستشارية على صفحات الموقع الإلكتروني لمجموعة الشركات
(وهي: الاسم الأخير، الاسم الأول، اسم العائلة (إن وجد)، سنة الميلاد، مستوى تعليم العميل، برنامج التدريب المختار، مدينة الإقامة، رقم الهاتف المحمول، عنوان البريد الإلكتروني).
4. العميل - فرد (الشخص الذي يمثل الممثل القانوني لشخص يقل عمره عن 18 عامًا، وفقًا لتشريعات الاتحاد الروسي)، الذي ملأ طلبًا للتدريب/للحصول على معلومات وخدمات استشارية بشأن الموقع الإلكتروني لمجموعة الشركات، معبرًا بذلك عن نيته الاستفادة من الخدمات التعليمية/المعلوماتية والاستشارية التي تقدمها مجموعة الشركات.
5. لا تقوم مجموعة الشركات عمومًا بالتحقق من دقة البيانات الشخصية المقدمة من العميل ولا تمارس الرقابة على أهليته القانونية. ومع ذلك، تفترض مجموعة الشركات أن العميل يقدم معلومات شخصية موثوقة وكافية حول المشكلات المقترحة في نموذج التسجيل (نموذج الطلب) وتحافظ على تحديث هذه المعلومات.
6. تقوم مجموعة الشركات بجمع وتخزين البيانات الشخصية الضرورية فقط لإجراء القبول في التدريب/تلقي المعلومات والخدمات الاستشارية من مجموعة الشركات وتنظيم تقديم الخدمات التعليمية/المعلوماتية والاستشارية (تنفيذ الاتفاقيات والعقود مع العميل).
7. تتيح لك المعلومات المجمعة إرسال معلومات في شكل رسائل بريد إلكتروني ورسائل نصية قصيرة عبر قنوات الاتصال (بريد الرسائل القصيرة) إلى عنوان البريد الإلكتروني ورقم الهاتف المحمول المحدد من قبل العميل لغرض إجراء استقبال لتقديم الخدمات من قبل مجموعة الشركات، وتنظيم العملية التعليمية، وإرسال الإشعارات المهمة مثل التغييرات في شروط وأحكام وسياسات المجموعة. كما أن هذه المعلومات ضرورية لإبلاغ العميل على الفور بجميع التغييرات في شروط تقديم المعلومات والخدمات الاستشارية وتنظيم عملية القبول التعليمية والتدريبية لمجموعة الشركات، وإبلاغ العميل بالعروض الترويجية القادمة والأحداث القادمة و أحداث أخرى خاصة بمجموعة الشركات، عن طريق إرسال رسائل بريدية ورسائل معلوماتية إليه، وكذلك لغرض تحديد طرف بموجب الاتفاقيات والعقود المبرمة مع مجموعة الشركات، والتواصل مع العميل، بما في ذلك إرسال الإخطارات والطلبات والمعلومات المتعلقة تقديم الخدمات، وكذلك معالجة الطلبات والتطبيقات المقدمة من العميل.
8. عند التعامل مع البيانات الشخصية للعميل، تسترشد مجموعة الشركات بالقانون الاتحادي للاتحاد الروسي رقم 152-FZ المؤرخ 27 يوليو 2006. ""حول البيانات الشخصية""
9. لقد علمت أنه يمكنني إلغاء الاشتراك في تلقي المعلومات عبر البريد الإلكتروني في أي وقت عن طريق إرسال بريد إلكتروني إلى: . يمكنك أيضًا إلغاء الاشتراك في تلقي المعلومات عبر البريد الإلكتروني في أي وقت من خلال النقر على رابط "إلغاء الاشتراك" الموجود أسفل الرسالة.
10. لقد علمت أنه يمكنني في أي وقت رفض تلقي الرسائل الإخبارية عبر الرسائل النصية القصيرة على رقم هاتفي المحمول المحدد عن طريق إرسال بريد إلكتروني إلى العنوان التالي:
11. تتخذ مجموعة الشركات التدابير التنظيمية والفنية اللازمة والكافية لحماية البيانات الشخصية للعميل من الوصول غير المصرح به أو العرضي، أو التدمير، أو التعديل، أو الحجب، أو النسخ، أو التوزيع، وكذلك من الإجراءات غير القانونية الأخرى لأطراف ثالثة.
12. تخضع هذه الاتفاقية والعلاقات بين العميل ومجموعة الشركات الناشئة فيما يتعلق بتطبيق الاتفاقية لقانون الاتحاد الروسي.
13. بموجب هذه الاتفاقية، أؤكد أن عمري يزيد عن 18 عامًا وأوافق على الشروط الموضحة في نص هذه الاتفاقية، كما أمنح موافقتي الطوعية الكاملة على معالجة بياناتي الشخصية.
14. تسري هذه الاتفاقية التي تحكم العلاقة بين العميل ومجموعة الشركات طوال فترة تقديم الخدمات ووصول العميل إلى الخدمات الشخصية لموقع الويب الخاص بمجموعة الشركات.
العنوان القانوني لشركة "MBSH" ذات المسؤولية المحدودة: 119334، موسكو، لينينسكي بروسبكت، 38 أ.
العنوان القانوني لشركة MBSH Consulting LLC: 119331، موسكو، شارع فيرنادسكي، 29، مكتب 520.
CHUDPO "مدرسة موسكو للأعمال - الندوات"، العنوان القانوني: 119334، موسكو، لينينسكي بروسبكت، 38 أ.
الغرض من العمل
التعرف على بناء أنظمة التحكم القصوى خطوة بخطوة للتحكم في الكائنات الديناميكية مع التأخير.
الجزء النظري
يوجد في أي إنتاج (مصنع، مصنع) مؤشر فني واقتصادي رائد (TEI)، والذي يصف بشكل كامل كفاءة هذا الإنتاج. من المفيد الحفاظ على هذا المؤشر الرئيسي عند قيمة قصوى. قد يكون مثل هذا المؤشر العام هو ربح المؤسسة.
بالنسبة لجميع العمليات التكنولوجية (في ورش العمل والأقسام) التي تشكل جزءًا من الإنتاج، استنادًا إلى TEP الرائد، يمكنك صياغة TEP الخاص بك (على سبيل المثال، تكلفة وحدة الإنتاج بإنتاجية معينة). في المقابل، يمكن عادة تقسيم العملية التكنولوجية إلى عدد من الأقسام (الوحدات التكنولوجية)، لكل منها يمكن أيضًا العثور على معيار الأمثلية س . سيؤدي الوصول إلى الحد الأقصى Q إلى تقريب TEP الخاص للعملية و TEP الرائدة للإنتاج ككل من الحد الأقصى.
معيار الأمثلية س يمكن أن تكون مباشرة أي معلمة تكنولوجية (على سبيل المثال، درجة حرارة لهب جهاز الاحتراق) أو وظيفة معينة تعتمد على المعلمات التكنولوجية (على سبيل المثال، الكفاءة، والتأثير الحراري للتفاعل، وإنتاج منتج مفيد لفترة زمنية معينة، إلخ. ).
إذا كان معيار المثالية س هي وظيفة لبعض معلمات الكائن، ثم يمكن استخدام نظام التحكم الشديد (ERS) لتحسين هذا الكائن.
في الحالة العامة، تعتمد قيمة معيار الأمثلية على التغييرات في عدد من معلمات الإدخال للكائن. هناك العديد من كائنات التحكم التي تكون قيمة معيار المثالية Q يعتمد بشكل أساسي على تغيير معلمة إدخال واحدة. تشمل أمثلة هذه الأشياء أنواعًا مختلفة من أجهزة الاحتراق والمفاعلات الحفزية والمعالجة الكيميائية للمياه في محطات الطاقة الحرارية وغيرها الكثير.
لذلك، تم تصميم أنظمة التحكم القصوى للبحث عن القيم المثلى لإجراءات التحكم، أي. مثل هذه القيم التي توفر الحد الأقصى لبعض معايير Q الأمثلية للعملية.
تسمى أنظمة التحكم القصوى، المصممة لتحسين كائن ما باستخدام قناة إدخال واحدة، بالقناة الواحدة. مثل هذه SERs هي الأكثر انتشارًا.
عند تحسين الكائنات ذات القصور الذاتي الكبير والتأخير التام، فمن المستحسن استخدام أنظمة الخطوة القصوى التي تعمل على المدخلات الخاضعة للتحكم للكائن على فترات زمنية منفصلة.
عند دراسة نظام متطرف، يكون من المناسب في معظم الحالات تمثيل كائن التحسين على أنه اتصال متسلسل لثلاث روابط: رابط قصوري خطي مدخل، خاصية ثابتة متطرفة في = ف(X) والارتباط الخطي بالقصور الذاتي للإخراج (الشكل 1). يمكن تعيين مخطط الاستبدال الهيكلي هذا LNL.
أرز. 1مخطط كائن LNL المتطرف
من الملائم أخذ عوامل الكسب لكلا الوصلتين الخطيتين مساوية للوحدة. إذا كان القصور الذاتي للوصلة الخطية للإدخال لا يكاد يذكر مقارنة بالقصور الذاتي للوصلة الخطية للإخراج، فيمكن تمثيل الكائن بدائرة مكافئة NL؛ إذا كان القصور الذاتي للوصلة الخطية للإخراج مهملاً، استخدم دائرة LN مكافئة. عادةً ما يتم تمثيل خصائص القصور الذاتي الجوهرية لجسم ما بواسطة وصلة قصورية للإخراج؛ ينتمي القصور الذاتي لأجهزة قياس النظام إلى نفس الارتباط.
عادةً ما يظهر الرابط الخطي للإدخال في المخطط الهيكلي لكائن ما عندما تعمل آلية المشغل (AM) لنظام متطرف على كائن التحسين نفسه من خلال رابط له قصور ذاتي، على سبيل المثال، إذا كانت معلمة الإدخال للكائن الذي يتم تحسينه هي درجة الحرارة، وAM يؤثر على تغيره من خلال المبادل الحراري. يتم أيضًا تضمين القصور الذاتي للمشغل في الجزء الخطي للإدخال.
وتجدر الإشارة إلى أنه لا يمكن قياس إحداثيات كائن التحكم الوسيط بين الروابط الخطية وغير الخطية في الغالبية العظمى من الحالات؛ وهذا من السهل القيام به فقط من خلال نمذجة النظام.
في بعض الحالات، من الممكن تحديد المخطط الهيكلي لاستبدال الكائن فقط بشكل تجريبي.
للقيام بذلك، يجب عليك تغيير إحداثيات الإدخال للكائن v 1، المطابق لقيمة الإخراج ض 1 , ل ضد 2 (الشكل 2، أ) ، حيث تكون قيمة إحداثيات الإخراج للكائن نتيجة للعملية العابرة مساوية تقريبًا ض 1 .
إذا لم يتسبب هذا الاضطراب عمليا في أي تغيير ملحوظ في إحداثيات إخراج الكائن (الشكل 2، ب)، فلا يوجد رابط إدخال بالقصور الذاتي. إذا كانت عملية الانتقال نتيجة لمثل هذا الاضطراب لها شكل قريب نوعيًا مما هو موضح في الشكل. 2, V، فإن الرابط بالقصور الذاتي عند إدخال الكائن موجود.
أرز. 2خصائص المرجع المتطرف
بنية كائنات NL وLL، حيث يتم وصف الجزء الخطي بمعادلة تفاضلية من الدرجة الأولى مع أو بدون تأخير، والخصائص الثابتة ص=و(س) يمكن أن تكون أي وظيفة مستمرة ذات حد أقصى واحد في نطاق التشغيل؛ ويمكن تقريب عدد كبير بما فيه الكفاية من كائنات التحسين الصناعي.
أنظمة التحكم القصوى:
أنظمة التحسين التلقائي مع الحفظ الشديد
في وحدات تحكم SAO المتطرفة ذات الحفظ الشديد، يتم توفير الفرق بين القيمة الحالية لإشارة الخرج إلى مرحل الإشارة فيالكائن وقيمته في النقطة الزمنية السابقة.
يظهر الشكل التخطيطي لنظام التنظيم الذاتي مع الحفظ الشديد. 3 . قيمة الإخراج للكائن عنمع خاصية ثابتة ص=و(X) تغذية إلى جهاز التخزين ذاكرةمنظم المتطرفة.
أرز. 3نظام التحسين التلقائي مع الحفظ الشديد
يجب أن يسجل جهاز التخزين الخاص بهذا النظام فقط زيادة في إشارة الإدخال، أي. فالحفظ لا يكون إلا مع الزيادة ش.لتقليل فيجهاز التخزين لا يستجيب. يتم توفير الإشارة من جهاز التخزين بشكل مستمر إلى عنصر المقارنة إس،حيث يتم مقارنتها بقيمة الإشارة الحالية ش.إشارة الفرق في-بحد أقصىمن عنصر المقارنة يذهب إلى مرحل الإشارة ريال.عندما يكون الفرق في-y max يصل إلى قيمة النطاق الميت ش نمرحل الإشارة، فهو يعكس المحرك هم،مما يؤثر على إشارة الإدخال Xهدف. بعد التنشيط، يتم تخزين مرحل الإشارة بواسطة جهاز الذاكرة ذاكرةمعنى ذتتم إعادة ضبط الإشارة وتخزينها فييبدأ مرة أخرى.
عادةً ما تحتوي الأنظمة ذات الذاكرة القصوى على مشغلات ذات سرعة حركة ثابتة، أي. دس/دت=±ك 1 أين ك=const. اعتمادا على الإشارة ويقوم مشغل ترحيل الإشارة بتغيير اتجاه الحركة.
دعونا نشرح عمل SAO مع حفظ الحد الأقصى. ولنفترض ذلك في الوقت الراهن ر 1 (الشكل 4)، عندما تتميز حالة الكائن بقيم الإشارات عند الإدخال والإخراج على التوالي X 1 و في 1 (نقطة م 1), يتم تشغيل المنظم الشديد. في هذه اللحظة، يقوم جهاز الذاكرة بتخزين الإشارة في 1 . لنفترض أن وحدة التحكم القصوى، بعد تشغيلها، تبدأ في زيادة القيمة X،في هذه الحالة القيمة فييتناقص - جهاز التخزين لا يستجيب لهذا. ونتيجة لذلك، تظهر إشارة عند إخراج مرحل الإشارة في-في 1 . في اللحظة رإشارة في-في 1 يصل إلى المنطقة الميتة من مرحل الإشارة ش ن(نقطة م 2), الذي يتم تشغيله، وعكس المحرك. وبعد ذلك القيمة المخزنة في 1 تتم إعادة التعيين ويقوم جهاز التخزين بتخزين القيمة الجديدة في 2 . إشارة إدخال الكائن Xالنقصان، وإشارة الإخراج فييزيد (المسار من النقطة م 2 ل م 3). منذ فيزيادة في كل وقت، والإنتاج ذاكرةيتبع التغيير بشكل مستمر ش.
أرز. 4العثور على الأمثل في SAO مع تخزين الحد الأقصى:
أ- خصائص الكائن؛ ب- تغيير إخراج الكائن؛ V- إشارة عند مدخل مرحل الإشارة؛ ز- تغيير مدخلات الكائن.
عند هذه النقطة م 3 ـ يصل النظام إلى الحد الأقصى، ولكن النقصان Xيستمر. ونتيجة لذلك، بعد هذه النقطة م 3 معنى فييتناقص بالفعل و ذاكرةيتذكر ذالأعلى. يوجد الآن مرحل إشارة عند الإدخال ريالتظهر إشارة الفرق مرة أخرى ص-ص كحد أقصى.عند هذه النقطة م 4 , متى ذ 4 -ذالحد الأقصى = ذن، يتم تشغيل مرحل الإشارة، وعكس المحرك وإعادة ضبط القيمة المخزنة ذالحد الأقصى، الخ.
يتم إنشاء التذبذبات حول الحد الأقصى للقيمة الخاضعة للتحكم. من الشكل. 4 يمكن ملاحظة أن فترة تذبذبات المدخلات تي فيالكائن أطول مرتين من فترة التذبذب لمخرج الكائن T. يقوم مرحل الإشارة بعكس MI عندما ذ=ذالأعلى - ذن. يعتمد اتجاه حركة الرسائل الفورية بعد تفعيل مرحل الإشارة على اتجاه حركة الرسائل الفورية قبل تشغيل مرحل الإشارة.
ومن فحص عمل نظام التنظيم الذاتي مع حفظ الحد الأقصى، يتضح أن اسمه لا يعكس بدقة جوهر عمل النظام. لا يسجل جهاز التخزين الحد الأقصى للخاصية الثابتة للكائن (قيمته في لحظة تشغيل وحدة التحكم غير معروفة). يقوم جهاز الذاكرة بتسجيل قيم كمية الإخراج فيكائن عندما فييزيد.
أنظمة التحسين التلقائي من النوع المرحلي
يظهر الشكل التخطيطي لنظام التحكم الآلي خطوة بخطوة. 5. قياس إشارة الإخراج فييحدث الكائن في النظام بشكل منفصل (يوجد خلف مستشعر إخراج الكائن عنصر نبض أي 1), أي على فترات معينة ∆ ر(∆ر- فترة تكرار عنصر النبض). وبالتالي، يقوم عنصر النبض بتحويل إشارة الخرج المتغيرة فيكائن في سلسلة من النبضات، وارتفاعها يتناسب مع القيم فيفي لحظات من الزمن ر = ن∆ر،تسمى لحظات الإزالة. دعونا نشير إلى القيم فيفي وقت ما ر = ن∆رخلال في ص.قيم ذ نيتم تغذيتها إلى جهاز تخزين الذاكرة (عنصر التأخير). يوفر جهاز التخزين عنصر المقارنة إسالقيمة السابقة أعلى- 1 . على إسيصل في نفس الوقت ذ ن. ينتج عن خرج عنصر المقارنة إشارة فرق ∆y n =y n - أعلى- 1 في اللحظة التالية ر=(ن+1) ∆رالتقاط الإشارة القيمة المخزنة أعلى- 1 تتم إعادة تعيينه من الذاكرة ويتم تخزين الإشارة ذ ن+ 1 , إشارة ذ نيأتي من ذاكرةعلى إسوعلى تتابع إشارة الإدخال ريالتظهر الإشارة ∆ ذ ن+ 1 = ص ن + 1-ص ن .
أرز. 5هيكل منفصل(السائر)ساو
لذلك، يتم توفير إشارة تتناسب مع الزيادة ∆ إلى مرحل الإشارة في نظام التحكم الآلي السائر فيإخراج كائن خلال فترة زمنية ∆ ر.إذا ∆ ص>0ثم يتم السماح بهذه الحركة بواسطة مرحل الإشارة؛ إذا ∆ في<0, ثم يتم تنشيط مرحل الإشارة ويغير اتجاه إشارة الإدخال X.
بين تتابع الإشارة ريالوالمحرك هم(الشكل 5) تم تضمين عنصر نبض آخر أي 2 (العمل بالتزامن مع أي 1), الذي يفتح دائرة الطاقة بشكل دوري هم،وقف هملهذا الوقت.
عادةً ما يقوم المشغل في مثل هذه الأنظمة الآلية بتغيير الإدخال Xالكائن في خطوات إلى قيمة ثابتة ∆x. يُنصح بتغيير إشارة الإدخال الخاصة بالكائن بسرعة خطوة بخطوة بحيث يكون الوقت المستغرق لتحريك المشغل خطوة واحدة قصيرًا بدرجة كافية. في هذه الحالة، فإن الاضطرابات التي أدخلها المشغل على الجسم ستقترب من الاضطرابات المفاجئة.
وبالتالي، يغير مرحل الإشارة اتجاه الخطوة اللاحقة ∆ س ن+ 1 المحرك، إذا كانت القيمة ∆ ذ نيصبح أقل من الصفر.
دعونا نفكر في طبيعة البحث عن الحد الأقصى في نظام آلي خطوة بخطوة مع كائن خالٍ من القصور الذاتي. لنفترض أن الحالة الأولية للكائن تتميز بالنقطة M 1 على الاعتماد الثابت ص=و(س) (الشكل 6، أ). لنفترض أن المنظم المتطرف يدخل حيز التنفيذ في تلك اللحظة من الزمن ر 1 ويتخذ المشغل الخطوة ∆ Xلزيادة إشارة إدخال الكائن.
أرز. 6البحث في CAO المنفصلة: أ -خصائص الكائن. ب- التغيير في الإخراج. V- تغيير المدخلات
إشارة إخراج الكائن فيوفي نفس الوقت يزداد أيضًا. بعد الوقت ∆ ر(في الوقت المناسب ر 2) يأخذ المشغل خطوة في نفس الاتجاه، منذ ∆ في 1 =y 2 -ذ 1 >0. في اللحظة ر 3 يقوم المشغل بخطوة أخرى بمقدار ∆ Xفي نفس الاتجاه، منذ ∆ ذ 2 =ذ 3 -ذ 2 أكبر من الصفر، الخ. في لحظة من الزمن ر 5 زيادة إشارة خرج الكائن ∆ ذ 3 =ذ 5 -ص 4 , يصبح أقل من الصفر، يتم تشغيل مرحل الإشارة والخطوة التالية ∆ Xسوف يعمل المحرك في اتجاه تقليل إشارة إدخال الكائن Xإلخ.
في أنظمة التحكم الآلي خطوة بخطوة، لضمان الاستقرار، من الضروري أن تكون حركة النظام نحو أقصى الحدود غير رتيبة.
هناك CAOs خطوة بخطوة، فيوالتي تغير إشارة الدخل في خطوة واحدة ∆ Xمتغير ويعتمد على القيمة ذ.
أنظمة التحسين التلقائي مع التحكم المشتق
تستخدم أنظمة التحسين التلقائية ذات التحكم المشتق خاصية الخاصية الثابتة القصوى للمشتق دي / دكسيساوي الصفر عند قيمة إشارة دخل الكائن س=س بالجملة(انظر الشكل 7).
أرز. 7رسم بياني للتغيرات في مشتق خاصية أحادية الواسطة
يظهر الشكل التخطيطي لأحد أنظمة الأسلحة ذاتية الدفع هذه. 8. يتم تغذية قيم إشارات الإدخال والإخراج للكائن O إلى جهازين تفاضليين د 1 و د 2 ، عند إخراج الإشارات يتم الحصول عليها على التوالي دي إكس/دتو دي/دت.يتم إرسال الإشارات المشتقة إلى جهاز التقسيم دو.
أرز. 8هيكل نظام التنظيم الذاتي مع قياس مشتق الخاصية الساكنة
الإخراج دويتم الحصول على إشارة دي / دكس،الذي يتم تغذيته لمكبر الصوت شمع الربح ك 2. تنتقل الإشارة من خرج مكبر الصوت إلى المشغل هممع سرعة حركة متغيرة تتناسب قيمتها مع إشارة خرج مكبر الصوت و.يكسب هميساوي ك 1 .
إذا كانت السمة الثابتة للكائن ص=و(س) له شكل القطع المكافئ ص=-ككس 2 , ثم يتم وصف SAO بواسطة المعادلات الخطية (في حالة عدم وجود اضطرابات)، منذ ذلك الحين دي / دكس =-2kx,والروابط المتبقية للنظام خطية. لا يتم استخدام أداة منطقية لتحديد اتجاه الحركة نحو الحد الأقصى في مثل هذا النظام، لأنه خطي بحت ويبدو أن قيمة الحد الأقصى معروفة مسبقًا (منذ دي / دكس = 0 في x=x oiit).
في الوقت الحالي يتم تشغيل نظام الأسلحة ذاتية الدفع في هميتم إعطاء بعض الإشارة لتحريكها، وإلا دكس/دت= 0 و دي/دت= 0 (في حالة عدم وجود اضطرابات عشوائية). بعد ذلك، يعمل ACS مثل ACS العادي، ومهمته هي القيمة دي / دكس = 0.
يحتوي النظام الموصوف على عدد من العيوب التي تجعله غير قابل للاستخدام عمليًا. أولا متى دي إكس/دت → 0 مشتق دي/دتيميل أيضًا إلى الصفر - تصبح مهمة العثور على الحد الأقصى غير مؤكدة. ثانيًا، الأشياء الحقيقية لها تأخير، لذلك من الضروري تقسيم المشتقات التي لا يتم قياسها ببعضها البعض في وقت واحد دي/دتو دي إكس/دتويتم إزاحتها في الوقت المناسب تمامًا من خلال وقت تأخير الإشارة في الكائن، وهو أمر يصعب تحقيقه. ثالثا، يؤدي عدم وجود جهاز منطقي (ترحيل الإشارة) في مثل هذا النظام الآلي إلى حقيقة أن النظام يفقد وظائفه في بعض الحالات. لنفترض أن البندقية ذاتية الدفع بدأت العمل متى س
بالإضافة إلى ذلك، حتى لو تحرك هذا النظام نحو أقصى الحدود في اللحظة الأولية، فإنه يفقد وظائفه مع انجراف صغير تعسفي للخاصية الثابتة دون مفتاح عكسي للاختبار.
أرز. 9نظام التحسين مع قياس مشتق مخرجات الكائن:
أ -هيكل النظام ب- خصائص الكائن؛ V- التغيير في الإخراج. ز- إشارة الإدخال، د -تغيير مدخلات الكائن.
دعونا نفكر في نوع آخر من أنظمة التنظيم الذاتي مع قياس مشتق ومشغل همسرعة الحركة الثابتة، والتي يظهر مخططها في الشكل. 9.
دعونا نفكر في طبيعة البحث عن الحد الأقصى SAO مع قياس المشتق باستخدام الرسم التخطيطي الموضح في الشكل. 9, أ.
السماح للكائن بالقصور الذاتي للتنظيم عن(الشكل 9، أ) له خاصية ثابتة موضحة في الشكل. 9, ب. يتم تحديد حالة نظام التحكم الآلي في لحظة تشغيل وحدة التحكم القصوى من خلال قيم إشارات الإدخال س 1 والخروج في 1 - نقطة م 1 على الخاصية الساكنة.
لنفترض أن المتحكم المتطرف، بعد تشغيله في لحظة زمنية ر 1 يغير إشارة الإدخال Xفي اتجاه الزيادة. في هذه الحالة، الإشارة عند إخراج الكائن فيسوف يتغير وفقًا للخاصية الثابتة (الشكل 9، V)، والمشتق دي/دتعند الانتقال من نقطة ما م 1 ل م 2 يتناقص (الشكل 9، ز). في لحظة من الزمن ر 2 سوف يصل إخراج الكائن إلى الحد الأقصى فيالحد الأقصى والمشتق دي/دتسيكون مساوياً للصفر. نظرًا لعدم حساسية مرحل الإشارة، سيستمر النظام في التحرك، مبتعدًا عن الطرف الأقصى. في هذه الحالة المشتقة دي/دتسوف تتغير الإشارة وتصبح سلبية. في اللحظة ر 3 , عندما القيمة دي/دتالمتبقية سلبية، وسوف تتجاوز المنطقة الميتة من مرحل الإشارة ( دي/دت)ح،سوف ينعكس المحرك وستتغير إشارة الإدخال Xسوف تبدأ في الانخفاض. سيبدأ إخراج الكائن في الاقتراب من الحد الأقصى والمشتق مرة أخرى دي/دتسوف تصبح إيجابية عند التحرك من هذه النقطة م 3 ل م 4 (الشكل 9، V). في لحظة من الزمن ر 4، تصل إشارة الخرج مرة أخرى إلى الحد الأقصى والمشتق دي/دت=0.
ومع ذلك، نظرا لعدم حساسية مرحل الإشارة، ستستمر حركة النظام، المشتق دي/دتسوف تصبح سلبية عند هذه النقطة م 5 سيحدث العكس مرة أخرى، وما إلى ذلك.
في هذا النظام، يتم تمييز إشارة الخرج الخاصة بالكائن فقط، والتي يتم تغذيتها إلى مرحل الإشارة ريال.منذ عندما يمر النظام من خلال علامة متطرفة دي/دتالتغييرات، ثم للعثور على الحد الأقصى الذي تحتاج إلى عكسه هم،عندما مشتق دي/دتسوف تصبح سلبية وتتجاوز المنطقة الميتة ( دي/دت)حتتابع سيجنوم.
تسجيل نظام الاستجابة دي/دتوفقًا لمبدأ التشغيل، فهو قريب من المدفع الذاتي الحركة، ولكنه أقل مقاومة للضوضاء.
أنظمة التحسين التلقائي مع التعديل المساعد
في بعض الأعمال، تسمى أنظمة التحسين التلقائي هذه الأنظمة ذات إشارة البحث المستمر أو، في مصطلحات A.A. كراسوفسكي ببساطة من خلال أنظمة مستمرة من التنظيم المتطرف.
تستخدم هذه الأنظمة خاصية الخاصية الثابتة لتغيير مرحلة تذبذبات إشارة خرج الكائن مقارنة بمرحلة تذبذبات دخل الكائن بمقدار 180 درجة عندما تمر إشارة خرج الكائن عبر الحد الأقصى (انظر الشكل 10).
أرز. 10طبيعة مرور الاهتزازات التوافقية من خلال الخاصية الأحادية
على عكس أنظمة SAO التي تمت مناقشتها أعلاه، فإن الأنظمة ذات التشكيل المساعد لها حركات بحث وعمل منفصلة.
يظهر الشكل التخطيطي لنظام التنظيم الذاتي مع التشكيل المساعد. 11. إشارة الإدخال Xكائن O مع خاصية ص=و(س) هو مجموع مكونين: x=xo(ر)+أخطيئة ω 0 ر، أين أو ω 0 - القيم الثابتة. عنصر أخطيئة ω 0 رهي حركة اختبارية ويتم إنشاؤها بواسطة مولد ز،عنصر xo(ر) هي حركة عمالية. عند التحرك نحو الحد الأقصى، المكون المتغير أخطيئة ω 0 رتؤدي إشارة الإدخال الخاصة بالكائن إلى ظهور مكون متناوب بنفس التردد ω 0 =2π/ت 0 في إشارة الخرج للكائن (انظر الشكل 10). يمكن العثور على المكون المتغير بيانيا، كما هو مبين في الشكل. 10.
أرز. 11هيكل SAO مع تعديل مساعد
من الواضح أن المكون المتغير للإشارة عند خرج الكائن يكون في الطور مع المكون المتغير للإشارة عند الإدخال لأي قيمة إدخال، عندما س 0 =س 1
السعة أيجب أن تكون تذبذبات البحث صغيرة، لأن هذه التذبذبات تمر في إشارة خرج الكائن وتؤدي إلى خطأ في تحديد الحد الأقصى.
مكون الكمية ذ،وجود تردد ω 0، معزولة بواسطة مرشح ممر الموجة ف 1 (الشكل 11). مهمة التصفية ف 1 لا ينبغي تفويت المكون الثابت أو المتغير ببطء ومكونات التوافقيات الثانية والأعلى. من الناحية المثالية، يجب أن يمرر المرشح فقط المكون ذو التردد ω 0.
بعد التصفية ف 1 عنصر الكمية المتغير ذ،وجود تردد ω 0، يتم توفيره للارتباط المضاعف وزارة الصحة(كاشف متزامن). يتم أيضًا توفير القيمة المرجعية لإدخال الارتباط المضاعف ضد 1 =أالخطيئة ( ω 0 ر + φ ). مرحلة φ الجهد المرجعي ضد 1 يتم تحديده اعتمادًا على مرحلة إخراج المرشح ف 1 , منذ مرشح Ф 1 يقدم تحول مرحلة إضافي.
الجهد عند إخراج القسم المضاعف u=vv 1 . عندما القيمة س<سبالجملة
ش = ت 1 = بالخطيئة ( ω 0 ر+ φ ) أالخطيئة ( ω 0 ر+ φ ) = أبالخطيئة 2 ( ω 0 ر + φ )= = أب/ 2 .
عندما تكون قيمة إشارة الإدخال س>Xقيمة الإشارة 0PT عند إخراج قسم المضاعف وزارة الصحةيكون:
ش = ت 1 = بالخطيئة ( ω 0 ر + φ + 180 درجة) أالخطيئة ( ω 0 ر + φ ) = - أبالخطيئة 2 ( ω 0 ر + φ )= = - أب/ 2 .
أرز. 12طبيعة البحث في SAO مع التشكيل المساعد:
أ -خصائص الكائن. ب-التغيير في مرحلة التذبذب. V- التذبذبات التوافقية عند الإدخال؛ ز- الإشارة الإجمالية عند الإدخال؛ د -إشارة عند إخراج القسم المضاعف.
بعد قسم الضرب الإشارة وتغذية لمرشح تمرير منخفض ف 2، الذي لا يمرر المكون المتغير للإشارة و.مكون إشارة العاصمة و= و 1 بعد التصفية ف 2 يتم توفيره لعنصر التتابع يكرر.يتحكم عنصر التتابع في المشغل بسرعة ثابتة. بدلاً من عنصر التتابع، قد تحتوي الدائرة على مضخم حساس للطور؛ ثم سيكون للمشغل سرعة حركة متغيرة.
في الشكل. يوضح الشكل 12 طبيعة البحث عن الحد الأقصى في SAO مع التشكيل المساعد، والذي يظهر الرسم التخطيطي له في الشكل. 11. لنفترض أن الحالة الأولية للنظام تتميز بإشارات عند مدخلات ومخرجات الكائن، على التوالي X 1 و ذ 1 (نقطة م 1 في الشكل. 12، أ).
لأنه في هذه النقطة م 1 معنى س 1 <х опт ثم عند تشغيل المنظم المتطرف، ستتزامن مراحل تذبذبات الإدخال والإخراج. لنفترض أنه في هذه الحالة يكون المكون الثابت عند مخرج المرشح ف 2 إيجابية ( أب/2>0)، وهو ما يتوافق مع الحركة المتزايدة X،أي. dx 0 / دي تي> 0.في هذه الحالة، سوف يتحرك SAO نحو أقصى الحدود.
إذا كانت نقطة البداية م 2، الذي يميز موضع النظام في لحظة تشغيل وحدة التحكم القصوى، هو أن إشارة إدخال الكائن س>س opt (الشكل 12، أ)، فإن تذبذبات إشارات الإدخال والإخراج للكائن تكون في الطور المضاد. ونتيجة لذلك، فإن المكون الثابت في الإخراج ف 2 سيكون سلبيا ( أب/2<0), что вызовет движение системы в сторону уменьшения X (dx 0 / دي تي<0 ). في هذه الحالة، سوف يقترب SAO من الحد الأقصى.
وبالتالي، بغض النظر عن الحالة الأولية للنظام، سيتم ضمان البحث عن الحد الأقصى.
في الأنظمة ذات المحرك المتغير السرعة، ستعتمد سرعة حركة النظام إلى الحد الأقصى على سعة تذبذبات خرج الجسم، ويتم تحديد هذا السعة من خلال انحراف إشارة الدخل Xمن القيمة Xبالجملة
الغرض من النظام المتطرف هو العثور تلقائيًا على التأثيرات التنظيمية (الرقابية) المقابلة للقيمة المثلى (المتطرفة) لمؤشر الجودة مع تغييرات غير منضبطة في خصائص النظام والظروف الخارجية التي تؤثر على موضع النقطة القصوى لمؤشر الجودة .
أرز. 12.2. المخطط العام للنظام المتطرف O - كائن؛ SE - عنصر حساس؛ الأشعة فوق البنفسجية - جهاز تشكيل مؤشر الجودة؛ آي إي - العنصر التنفيذي؛ UAP - جهاز البحث التلقائي عن أقصى الحدود؛ ER - منظم متطرف
في النظام المتطرف، تتم إعادة الهيكلة المقابلة لتأثيرات المدخلات من خلال تحليل نتائج الحركات التجريبية (التذبذبات)، والتي يتم خلالها دراسة اتجاه التغييرات في مؤشر جودة النظام. يمكننا القول أنه يوجد في النظام المتطرف نوع من ردود الفعل على مؤشر الجودة. في الشكل. 12.2 يوضح رسمًا تخطيطيًا لنظام متطرف. تكمن خصوصيته في وجود جهاز للبحث التلقائي عن الحد الأقصى لـ UAP، والذي يقوم بتحليل مؤشر الجودة ومن خلال عنصر المشغل IE، يوفر إجراء تحكم لمدخل الكائن بحيث تتلقى الخاصية قيمة متطرفة
في النظام المتطرف، يلعب جهاز البحث الأقصى دور المحلل والمركب.
يُنصح باستخدام وحدة التحكم القصوى فقط عندما تكون الوظيفة التي تميز مؤشر الجودة "عائمة" (الشكل 12.3)، أي القيمة نفسها و
تتغير قيمتها المقابلة بشكل كبير بطريقة لا يمكن السيطرة عليها.
عادة، يعتمد مؤشر الجودة على عدة مؤثرات تنظيمية، أي عند النقطة القصوى
أين هي ناقلات الأساس.
أرز. 12.3. الأداء الفائق
وبالتالي، يجب على النظام المتطرف أن يضمن حركة نقطة العمل على طول السطح في الفضاء إلى النقطة التي يكون فيها تنفيذ هذه الحركة، من الضروري، أولا، تحديد التدرج، وثانيا، وفقا لقيمة التدرج، لتنظيم الحركة إلى النقطة القصوى.
أرز. 12.4. الكشف المتزامن
المهمة الأولى – تحديد التدرج – يمكن حلها بعدة طرق، أكثرها شيوعاً طرق الكشف المتزامن والقياس المباشر للمشتق وحفظ الطرف الأقصى.
تعتمد طريقة الكشف المتزامن على حقيقة (الشكل 12.4) لتوجيه نقطة التشغيل بالنسبة إلى الطرف الأقصى
مؤشر الجودة، تتم إضافة مكونات توافقية صغيرة (دورية عادة) إلى إشارات الإدخال الرئيسية المتغيرة ببطء. تقوم الكاشفات المتزامنة بعملية ضرب دالة في المكونات التوافقية المقابلة لها وعملية حساب متوسط هذه المنتجات مع مرور الوقت. ونتيجة لذلك فإن مخرجات الكاشفات المتزامنة تنتج قيم متناسبة، حتى مراتب أعلى صغيرة، مع مكونات التدرج عند النقطة
في الواقع، دعونا نوسع الدالة في جوار نقطة ما في متسلسلة تايلور:
بعد ضرب التعبير (12.1) بالمتوسط نحصل عليه
إذا أخذنا في الاعتبار أنه مع التغيير البطيء فإن العلاقات التالية تكون صحيحة:
ثم يمكن اختزال التعبير (12.2) إلى النموذج
حيث يكون الخطأ الذي هو أكبر من الحد الأول في مرتبة الأصغر.
ونتيجة لذلك، تنتج مخرجات أجهزة الكشف المتزامنة إشارات
تتضمن طريقة القياس المباشر للمشتق تمييز الدالة فيما يتعلق بالوقت. بالنسبة للمشتقة، لدينا
لنفترض أنه من الممكن ضبط القيم واحدة تلو الأخرى)
