تنظيم مقيّد وغير منضم. تنظيم تتالي. أنظمة التحكم المزدوجة
يوجد حاليًا عدد من أنظمة التحكم الآلي (ACS) أو ، كما يطلق عليها أيضًا ، الأنظمة تحكم تلقائى(SAU). في هذه المقالة ، سننظر في بعض طرق تنظيم وأنواع ACS.
التنظيم المباشر وغير المباشر
كما تعلم ، يتكون أي نظام تحكم آلي من منظم وموضوع للتنظيم. يحتوي المنظم على عنصر حساس يراقب التغييرات في القيمة الخاضعة للرقابة من قيمة إشارة التحكم المحددة. في المقابل ، ينتج العنصر الحساس تأثيرًا على المنظم ، والذي بدوره يغير معلمات النظام بحيث تصبح قيمة نقطة الضبط والقيمة الخاضعة للرقابة هي نفسها. في أبسط المنظمين ، يحدث عمل عنصر الاستشعار على المنظم مباشرة ، أي أنهم مرتبطون مباشرة. وبناءً على ذلك ، يُطلق على هذه الأنظمة ذاتية التحكم اسم أنظمة التحكم المباشر ، ويُطلق على المنظمين اسم المنظمين العاملين المباشرين ، كما هو موضح أدناه:
في مثل هذا النظام ، تأتي الطاقة اللازمة لتحريك الصمام الذي ينظم إمداد المياه إلى البركة مباشرة من العوامة ، والتي ستكون هنا عنصر الاستشعار.
في التنظيم غير المباشر ACS ، يتم استخدام الأجهزة المساعدة لتنظيم حركة الهيئة التنظيمية ، باستخدام مصادر طاقة إضافية لعملهم. في مثل هذا النظام ، سيعمل عنصر الاستشعار على التحكم في الجهاز الإضافي ، والذي بدوره سينقل عنصر التحكم إلى الموضع المطلوب ، كما هو موضح أدناه:
هنا ، يعمل العوامة (جهاز الاستشعار) على ملامسة ملف الإثارة للمحرك الكهربائي ، والذي يقوم بتدوير الصمام في الاتجاه المطلوب. تُستخدم هذه الأنظمة عندما لا تكون قوة العنصر الحساس كافية للتحكم في آلية العمل أو عندما يكون من الضروري وجود حساسية عالية جدًا لعنصر القياس.
ACS أحادية الحلقة ومتعددة الحلقات
غالبًا ما تحتوي ACS الحديثة ، دائمًا تقريبًا ، على أجهزة تصحيحية موازية أو ردود فعل محلية ، كما هو موضح أدناه:
ACS ، حيث تخضع قيمة واحدة فقط للتنظيم ، ولديهم ملاحظات رئيسية واحدة فقط (حلقة تحكم واحدة) تسمى حلقة مفردة. في أنظمة التحكم الآلي هذه ، يمكن للتأثير المطبق على نقطة معينة من النظام تجاوز النظام بأكمله والعودة إلى النقطة الأصلية بعد المرور عبر مسار تجاوز واحد فقط:
و ACS ، بالإضافة إلى الدائرة الرئيسية ، هناك أيضًا ردود فعل محلية أو رئيسية تسمى دوائر متعددة. على العكس من ذلك ، الدائرة المفردة ، في الأنظمة متعددة الدوائر ، يمكن للإجراء المطبق على نقطة معينة من النظام تجاوز النظام والعودة إلى نقطة تطبيق الإجراء على طول عدة دوائر في النظام.
أنظمة التحكم الآلي المزدوجة والمزدوجة
يمكن تقسيم الأنظمة التي تخضع فيها كميات متعددة للتنظيم (ACS متعدد الأبعاد) إلى مرتبطة وغير مرتبطة.
أنظمة التحكم المنفصلة
الأنظمة التي يُصمم فيها المنظمون لتنظيم كميات مختلفة ، لا علاقة لها ببعضها البعض ويمكن أن تتفاعل من خلال هدف مشترك من التنظيم ، تسمى أنظمة التنظيم غير ذات الصلة. تنقسم أنظمة التنظيم غير المترابط إلى أنظمة مستقلة ومعتمدة.
في المتغيرات التابعة ، يستلزم التغيير في إحدى الكميات التي يجب التحكم فيها تغيير الكميات المتبقية التي يجب التحكم فيها. لذلك ، في مثل هذه الأجهزة ، من المستحيل مراعاة معلمات التحكم المختلفة بشكل منفصل عن بعضها البعض.
مثال على مثل هذا النظام هو طائرة ذات طيار آلي ، والتي لديها قناة تحكم منفصلة للدفات. إذا انحرفت الطائرة عن مسارها ، فسوف يتسبب الطيار الآلي في انحراف الدفة. سيقوم الطيار الآلي بتحريف الجنيحات ، بينما يؤدي انحراف الجنيح والدفة إلى زيادة سحب الطائرة ، مما يتسبب في انحراف المصعد. وبالتالي ، من المستحيل النظر بشكل منفصل في عمليات التحكم في الاتجاه ، والنغمة واللف ، على الرغم من أن لكل منها قناة تحكم خاصة بها.
في الأنظمة المستقلة للتنظيم غير المترابط ، يكون العكس هو الصحيح ، فكل الكميات الخاضعة للتنظيم لن تعتمد على التغييرات في جميع الكميات الأخرى. يمكن اعتبار عمليات الإدارة هذه بشكل منفصل عن بعضها البعض.
مثال على ذلك هو ACS للسرعة الزاوية لمحرك هيدروجين ، حيث يتم تنظيم جهد لف المولد وسرعة التوربين بشكل مستقل.
أنظمة التحكم المزدوجة
في مثل هذه الأنظمة ، يكون للمنظمين ذوي القيم المختلفة روابط فيما بينهم تتفاعل خارج موضوع التنظيم.
على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك الطيار الآلي الكهربائي EAP ، وهو مخطط مبسط يظهر أدناه:
والغرض منه هو الحفاظ على ميل الطائرة واتجاهها ولفتها عند مستوى معين. في هذا المثال ، سننظر في وظائف الطيار الآلي المتعلقة فقط بالحفاظ على مسار معين ، درجة ، لفة.
تلعب البوصلة الهيدروليكية 12 دور العنصر الحساس الذي يراقب انحراف الطائرة عن المسار. الجزء الرئيسي منه عبارة عن جيروسكوب ، يتم توجيه محوره على طول مسار معين. عندما تبدأ الطائرة في الانحراف عن المسار ، يبدأ محور الجيروسكوب في العمل على منزلقات العنوان المتغير 7 ويدور 10 مستشعرات متصلة بواسطة الرافعة 11 ، مع الحفاظ على موقعها في الفضاء. يتم إزاحة جسم الطائرة ، جنبًا إلى جنب مع المستشعرين 7 و 10 ، بالنسبة إلى محور برجك ، على التوالي ، هناك فرق بين موضع الجيروسكوب وجسم الطائرة ، الذي يتم التقاطه بواسطة المستشعرات 7 و 10.
سيكون العنصر الذي يدرك انحراف الطائرة عن المسار المحدد في الفضاء (المستوى الأفقي أو العمودي) هو الدوران الرأسي 14. جزءه الرئيسي هو نفسه كما في الحالة السابقة - جيروسكوب ، محورها عمودي إلى المستوى الأفقي. إذا بدأت الطائرة في الانحراف عن الأفق ، فسيبدأ شريط تمرير مستشعر الخطوة 13 في التحول في المحور الطولي ، وإذا انحرفت في المستوى الأفقي ، فستتحول مستشعرات الدوران 15-17.
الأجسام التي تتحكم في الطائرة هي دفات التحكم 1 ، والارتفاع 18 ، والجنيحات 19 ، والعناصر المؤدية التي تتحكم في موضع الدفات هي آلات التوجيه للمسار ، والميل واللف. مبدأ تشغيل جميع القنوات الثلاث للطيار الآلي مشابه تمامًا. يتم توصيل مؤازرة كل من الدفات بمستشعر الجهد. مستشعر قياس الجهد الرئيسي (انظر الرسم البياني أدناه):
يتصل بجهاز الاستشعار المناسب استجابةعلى دائرة الجسر. قطري الجسر متصل بمكبر الصوت 6. عندما تنحرف الطائرة عن مسار الرحلة ، سيتحول شريط تمرير المستشعر الرئيسي وستظهر إشارة في القطر المائل للجسر. نتيجة لظهور الإشارة ، سيعمل مرحل كهرومغناطيسي عند خرج مكبر الصوت 6 ، والذي سيغلق دائرة القابض الكهرومغناطيسي 4. الأسطوانة 3 للجهاز ، في الدائرة التي يعمل بها التتابع ، سوف تتعامل مع عمود محرك كهربائي يدور باستمرار 5. ستبدأ الأسطوانة بالدوران وبالتالي تهب أو تفك (يعتمد على اتجاه الدوران) الكابلات التي تقوم بتدوير الدفة المقابلة للطائرة ، وفي نفس الوقت ستحرك فرشاة مقياس جهد التغذية المرتدة (FB) 2. عندما تصبح قيمة الإزاحة لـ FB 2 مساوية لقيمة الإزاحة لفرشاة مستشعر قياس الجهد ، ستصبح الإشارة في القطر لهذا الجسر مساوية للصفر وسيتوقف توجيه الحركة. في هذه الحالة ، ستتحول عجلة قيادة الطائرة إلى الموضع الضروري لتحويل الطائرة إلى مسار معين. عند التخلص من عدم التطابق ، ستعود فرشاة المستشعر الرئيسي إلى الموضع الأوسط.
مراحل إخراج الطيار الآلي متطابقة من مكبرات الصوت الستة إلى تروس التوجيه. لكن المدخلات مختلفة قليلاً. لا يتم توصيل منزلق مستشعر العنوان بشكل صارم بالبوصلة الدورانية ، ولكن بمساعدة المثبط 9 وزنبرك 8. لهذا السبب ، لا نحصل فقط على إزاحة متناسبة مع الإزاحة من المسار ، ولكن أيضًا واحد إضافي يتناسب مع المشتق الأول للانحراف فيما يتعلق بالوقت. بالإضافة إلى ذلك ، في جميع القنوات ، بالإضافة إلى المستشعرات الرئيسية ، يتم أيضًا توفير أجهزة إضافية تنفذ التحكم ذي الصلة على طول جميع المحاور الثلاثة ، أي أنها تنسق إجراءات الدفات الثلاثة. يوفر هذا الاتصال تجميعًا جبريًا لإشارات المستشعرات الرئيسية والإضافية عند دخل مكبر الصوت 6.
إذا أخذنا في الاعتبار قناة التحكم في المسار ، فإن مستشعرات الدوران والدوران ، التي يتحكم فيها الطيار يدويًا ، ستكون بمثابة مستشعرات مساعدة. يوجد في قناة اللف مستشعرات إضافية للانعطاف والانعطاف.
يؤدي تأثير قنوات التحكم على بعضها البعض إلى حقيقة أنه عندما تتحرك الطائرة ، فإن التغيير في لفةها سيؤدي إلى تغيير في درجة الصوت والعكس صحيح.
يجب أن نتذكر أن ACS يُطلق عليه اسم مستقل إذا كان لديه مثل هذه الروابط بين المنظمين أنه عندما تتغير إحدى القيم ، فإن الباقي سيبقى دون تغيير ، أي أن التغيير في قيمة واحدة لا يغير الباقي تلقائيًا.
أساس بناء أنظمة التحكم المزدوجة هو مبدأ الحكم الذاتي.فيما يتعلق بكائن مع اثنين من المدخلات والمخرجات ، فإن مفهوم الاستقلالية يعني الاستقلال المتبادل لإحداثيات المخرجات ص 1و ذ 2أثناء تشغيل نظامي تحكم مغلقين.
بشكل أساسي ، يتكون شرط الاستقلالية من شرطين للثبات: ثبات المخرج الأول ص 1فيما يتعلق بإشارة وحدة التحكم الثانية X ص 2وثبات الناتج الثاني ذ 2.فيما يتعلق بإشارة أول وحدة تحكم X ص 1:
في نفس الوقت ، الإشارة X ص 1يمكن أن ينظر إليه على أنه غضب y2 ،إشارة X p2 - مثلالغضب ل ذ 1.ثم تلعب القنوات المتقاطعة دور قنوات الاضطراب (الشكل 1.35). للتعويض عن هذه الاضطرابات ، يتم إدخال أجهزة ديناميكية ذات وظائف نقل في نظام التحكم ص 12 (ع)و R 21 (ع) ،الإشارات التي يتم إرسالها منها إلى قنوات التحكم المقابلة أو إلى مدخلات المنظمين.
قياسا على ASR الثابت ، وظائف نقل المعوضات ص 12 (ع)و R 21 (ع) ،المحددة من شرط الاستقلالية ، ستعتمد على وظائف النقل للقنوات المباشرة والمتقاطعة للكائن ، ووفقًا للتعبيرات (1.20) و (1.20 ، أ) ، ستكون مساوية لـ:
تمامًا كما هو الحال في ASR الثابت ، يلعب دور مهم الجدوى الماديةوالتنفيذ الفني استقلالية تقريبية.
تتم كتابة حالة الاستقلالية التقريبية للمعوضات الحقيقية ، مع مراعاة ترددات التشغيل للمنظمين المطابقين:
في التكنولوجيا الكيميائية ، تعد عملية التصحيح من أكثر الأشياء تعقيدًا التي يتم ربطها بالمضاعفة. حتى في أبسط الحالات - عند فصل الخلائط الثنائية - يمكن تمييز العديد من الإحداثيات المترابطة في عمود التقطير (الشكل 1.36). على سبيل المثال ، للتحكم في العملية في الجزء السفلي من العمود ، من الضروري تثبيت معلمتين تقنيتين على الأقل تميزان توازن المواد في المرحلة السائلة وفي أحد المكونات. لهذا الغرض ، عادةً ما يتم اختيار مستوى السائل في المكعب ودرجة الحرارة تحت اللوحة الأولى ، ويتم استخدام معدل تدفق بخار التسخين واستخراج المنتج السفلي كإشارات إدخال تحكم. ومع ذلك ، فإن كل إجراء من إجراءات التحكم يؤثر على كلا المخرجات: عندما يتغير معدل تدفق بخار التسخين ، يتغير معدل التبخر للمنتج السفلي ، ونتيجة لذلك ، يتغير مستوى السائل وتكوين البخار. وبالمثل ، لا يؤثر التغيير في استخلاص منتج القاع ليس فقط على المستوى في القاع ، ولكن أيضًا على نسبة التدفق ، مما يؤدي إلى تغيير في تكوين البخار في أسفل العمود.
أرز. 1.35 المخططات الهيكلية لـ ACPs المستقلة: أ- تعويض التأثير من المنظم الثاني في حلقة التحكم الأولى ؛ ب- تعويض التأثير من المنظم الأول في حلقة التحكم الثانية ؛ ج - نظام تحكم مستقل من إحداثيتين
أرز. 1.36 مثال على نظام التحكم في الكائنات مع العديد من المدخلات والمخرجات:
1 - عمود التقطير؛ 2 – سخان مياه؛ 3 - مزيل البلغم. 4 – قدرة البلغم 5 - منظم درجة الحرارة. 6,9 – أجهزة التحكم في المستوى 7 - منظم التدفق؛ 8 – منظم الضغط
للتحكم في العملية في الجزء العلوي ، يمكنك اختيار ضغط البخار ودرجة الحرارة كإحداثيات إخراج ، وإمداد المبرد إلى جهاز إزالة البلغم والارتجاع لإعادة تدفق العمود كمعلمات إدخال تحكم. من الواضح أن كلا إحداثيات الإدخال تؤثر على الضغط ودرجة الحرارة في العمود أثناء عمليات النقل الحراري والكتلي.
أخيرًا ، مع الأخذ في الاعتبار نظام التحكم في درجة الحرارة في نفس الوقت في الأجزاء العلوية والسفلية من العمود عن طريق توفير تدفق البخار والتدفئة ، على التوالي ، نحصل أيضًا على نظام تحكم في الكائن غير مفصول مع اقتران متقاطع داخلي.
تشمل أنظمة التحكم المرتبطة ، بالإضافة إلى المنظمين الرئيسيين ، معوضات ديناميكية إضافية. يعد حساب هذه الأنظمة وتعديلها أكثر صعوبة من ASR أحادي الحلقة ، مما يمنعها من ذلك استخدام شائعفي أنظمة صناعيةأتمتة.
ضع في اعتبارك طرق حساب مضاعفة أنظمة التحكم المتصلة باستخدام مثال كائن ذي مدخلين ومخرجين.
3.1.1. توليف التنظيم غير المقترن
يظهر الرسم التخطيطي للكتلة للنظام في الشكل 3.1 ، ويرد في الشكل 3.2 تحويل نظام التحكم ثنائي الإحداثيات إلى ACP أحادي الحلقة المكافئ.
الشكل 3.1 - مخطط هيكلي للتنظيم غير المتماسك مع الإحداثيات المترابطة
الشكل 3.2 - تحويل نظام التحكم ثنائي الإحداثيات إلى ACP أحادي الحلقة المكافئ
أ - كائن مكافئ للمنظم الأول ؛ ب - كائن مكافئ لوحدة التحكم الثانية.
دعونا نشتق وظيفة النقل للمصنع المكافئ في ACP أحادي الحلقة باستخدام وحدة التحكم R1. كما يتضح ، يتكون هذا الكائن من قناة تحكم رئيسية ونظام معقد متوازي متصل به ، بما في ذلك حلقة تحكم ثانية مغلقة وقناتين متقاطعتين للكائن. وظيفة النقل للكائن المكافئ لها الشكل:
يعكس المصطلح الثاني على الجانب الأيمن من المعادلة (7) تأثير حلقة التحكم الثانية على الحلقة قيد الدراسة ، وفي جوهرها ، يعد تعديلًا تصحيحيًا لوظيفة النقل للقناة الأمامية.
وبالمثل ، بالنسبة للكائن المكافئ الثاني ، نحصل على وظيفة النقل بالشكل:
بناءً على الصيغ ، يمكن الافتراض أنه إذا كان معامل التصحيح التصحيحي عند بعض الترددات ضئيلًا مقارنة بخاصية تردد الاتساع للقناة المباشرة ، فسيتم تحديد سلوك الكائن المكافئ عند هذا التردد بواسطة القناة المباشرة .
قيمة التصحيح الأكثر أهمية هي عند تردد التشغيل لكل دائرة. على وجه الخصوص ، إذا كانت ترددات التشغيل لحلقتي التحكم co p i و oz p2 مختلفة بشكل كبير ، فيمكن توقع أن يكون تأثيرهما المتبادل ضئيلًا ، بشرط:
| W n2 (iω pl) |<< |W 11 (iω pl)| ; (9)
أين | W n2 (iω pl) | = 
الخطر الأكبر هو الحالة التي يكون فيها القصور الذاتي للقنوات المباشرة والمتقاطعة متماثلًا تقريبًا. لنفترض ، على سبيل المثال ، Wn (p) = W12 (p) = W21 (p) = W22 (p) = W (p). ثم بالنسبة للكائنات المكافئة ، بشرط أن R1 (p) = R2 (p) = R (p) ، نحصل على وظائف النقل:
خصائص التردد
(11)
في حدود الاستقرار ، وفقًا لمعيار نيكويست ، نحصل على:
أو 
; (12)
أين 
= l أو | R (iω) | = 0.5 / | W (iω) |
لذا ، فإن إعداد P-regulator ، حيث يكون النظام على حدود الاستقرار ، هو نصف ذلك في ACP أحادي الحلقة.
لإجراء تقييم نوعي للتأثير المتبادل لحلقات التحكم ، يتم استخدام معامل اقتران معقد:
;(13)
التي تُحسب عادةً عند تردد صفري (أي في حالة ثابتة) وعند ترددات تشغيل المنظمين co p i و co P 2. على وجه الخصوص ، عندما تكون w = 0 ، يتم تحديد قيمة ks V بواسطة نسبة المكاسب للصليب والقنوات الرئيسية:
SWR (0) = Ri2 R21 / (R11 R22) ؛ (14) إذا كانت ks B = 0 عند هذه الترددات ، فيمكن اعتبار الكائن متصلاً ببساطة ، مع ks B> 1 ، يُنصح بتبديل القنوات المباشرة والمتقاطعة ؛ 0<кс В <1 расчет одноконтурных АСР необходимо вести по передаточным функциям эквивалентных объектов (7) и (8).
احسب ks B لخيارنا:
kcv = (ki2 * k2i) / (k11 * k22) = (0.47 * 0.0085) / (0.015 * 3.25) ~ 0.11
3.1.2 أنظمة التحكم المزدوجة
يوضح الشكل 8 مخططات الكتلة لـ ACPs المستقلة
الشكل 3.3 - مخططات كتلة من ACPs المستقلة
أ - تعويض التأثيرات من المنظم الثاني في حلقة التحكم الأولى ؛
ب - تعويض التأثيرات من المنظم الأول في حلقة التحكم الثانية ؛
ج - نظام تحكم مستقل من إحداثيتين. الشكل 8 - المخططات الهيكلية لـ ACPs المستقلة
الموضوعات التي تناولتها المحاضرة:
1. ما هي نتائج المساواة في ديناميكيات الروابط المباشرة والمتقاطعة في ASR للتنظيم غير المقترن.
2. ما هي ترددات التشغيل التي من المستحسن وجودها في حلقات التحكم غير المقترنة.
3. ما هو المعامل المعقد للربط.
4. مبدأ الاستقلالية.
5. حالة الحكم الذاتي التقريبي.
تسمى الكائنات ذات المدخلات والمخرجات المتعددة المترابطة كائنات متعددة متصلة ببعضها البعض.
يتم وصف ديناميكيات الكائنات المتصلة المضاعفة من خلال نظام المعادلات التفاضلية ، وفي شكل مصفوفة وظائف النقل في لابلاس.
هناك طريقتان مختلفتان لأتمتة الكائنات متعددة التوصيلات: التنظيم غير ذي الصلة للإحداثيات الفردية باستخدام ACS أحادية الحلقة ؛ التحكم المقترن باستخدام أنظمة متعددة الحلقات ، حيث يتم تعويض الروابط المتقاطعة الداخلية للكائن عن طريق الروابط الديناميكية الخارجية بين حلقات التحكم الفردية.
الشكل 1 - مخطط هيكلي للتنظيم غير المنفصل
مع الوصلات المتقاطعة الضعيفة ، يتم حساب المنظمين غير المرتبطين ، كما هو الحال بالنسبة لـ ACS التقليدية أحادية الدائرة ، مع مراعاة قنوات التحكم الرئيسية.
إذا كانت الروابط المتقاطعة قوية بدرجة كافية ، فقد يكون هامش استقرار النظام أقل من الهامش المحسوب ، مما يؤدي إلى انخفاض جودة التنظيم أو حتى فقدان الاستقرار.
لأخذ جميع الروابط بين الكائن ووحدة التحكم في الاعتبار ، يمكنك العثور على تعبير للكائن المكافئ ، والذي يشبه:
W 1 e (p) \ u003d W 11 (p) + W 12 (p) * R 2 (p) * W 21 (p) /. (واحد)
هذا هو التعبير الخاص بوحدة التحكم R 1 (p) ، وهو تعبير مشابه لوحدة التحكم R 2 (p).
إذا كانت ترددات التشغيل للدائرتين مختلفة تمامًا عن بعضها البعض ، فسيكون تأثيرهما المتبادل ضئيلًا.
الخطر الأكبر هو الحالة عندما تكون جميع وظائف النقل متساوية مع بعضها البعض.
W 11 (p) \ u003d W 22 (p) \ u003d W 12 (p) \ u003d W 21 (p). (2)
في هذه الحالة ، سيكون إعداد P-regulator أقل مرتين من إعداد ASR أحادي الدائرة.
لإجراء تقييم نوعي للتأثير المتبادل لحلقات التحكم ، يتم استخدام معامل اتصال معقد.
K St (ίω) \ u003d W 12 (ίω) * W 21 (ίω) / W 11 (ίω) * W 22 (ίω). (3)
عادة ما يتم حسابه عند تردد صفري وترددات التشغيل لكلا المنظمين.
أساس بناء أنظمة التنظيم المقترن هو مبدأ الاستقلالية. فيما يتعلق بجسم به مدخلين ومخرجات ، فإن مفهوم الاستقلالية يعني الاستقلال المتبادل لإحداثيات المخرجات Y 1 و Y 2 أثناء تشغيل نظامي تحكم مغلقين.
في جوهرها ، يتكون شرط الاستقلالية من شرطين للثبات: ثبات الناتج الأول Y 1 فيما يتعلق بإشارة وحدة التحكم الثانية X P 2 وثبات الناتج الثاني Y 2 فيما يتعلق بإشارة وحدة التحكم الأولى X P 1:
y 1 (t ، x P2) = 0 ؛ y 2 (t ، x P1) = 0 ؛ "t ، x P1 ، x P2. [4)
في هذه الحالة ، يمكن اعتبار الإشارة Х P 1 بمثابة اضطراب لـ Y 2 والإشارة P 2 بمثابة اضطراب لـ Y 1. ثم تلعب القنوات المتقاطعة دور قنوات الاضطراب (الشكل 1.11.1 والشكل 1.11.2). للتعويض عن هذه الاضطرابات ، يتم إدخال الأجهزة الديناميكية ذات وظائف النقل R 12 (p) و R 21 (p) في نظام التحكم ، حيث يتم تغذية الإشارات من قنوات التحكم المقابلة أو إلى مدخلات المنظمين.
بالقياس مع ACPs الثابتة ، ستعتمد وظائف النقل للمعوضات R 12 (p) و R 21 (p) ، المحددة من حالة الاستقلالية ، على وظائف النقل للقنوات المباشرة والمتقاطعة للكائن وستكون مساوية لـ :
; 
, (5)
; 
. (6)
كما هو الحال في ASRs الثابتة ، تلعب الجدوى المادية والتنفيذ الفني للاستقلالية التقريبية دورًا مهمًا في بناء أنظمة التحكم المستقلة.
تتم كتابة حالة الاستقلالية التقريبية للمعوضات الحقيقية ، مع مراعاة ترددات التشغيل للمنظمين المطابقين:
عندما ث = 0 ؛ ث = ث Р2 ، (7)
عندما ث = 0 ؛ ث = ث P1. (ثمانية)
(أ) - تعويض التأثير من المنظم الثاني في حلقة التحكم الأولى
(ب) - تعويض التأثير من المنظم الأول في حلقة التحكم الثانية
الشكل 2 - المخططات الهيكلية لـ ACP المستقل
الشكل 3 - رسم تخطيطي هيكلي لنظام تحكم مستقل ثنائي الإحداثيات
في التكنولوجيا الكيميائية ، تعد عملية التصحيح من أكثر الأشياء تعقيدًا التي يتم ربطها بالمضاعفة. حتى في أبسط الحالات - عند فصل الخلائط الثنائية - يمكن تمييز العديد من الإحداثيات المترابطة في عمود التقطير. على سبيل المثال ، للتحكم في العملية في الجزء السفلي من العمود ، من الضروري تثبيت معلمتين تقنيتين على الأقل تميزان توازن المواد في المرحلة السائلة وفي أحد المكونات.
أسئلة لضبط النفس:
1. تعريف ومهام الأتمتة.
2. نظام مراقبة العمليات الحديث ومراحل تطوره.
3. مهام الإدارة والتنظيم.
4. الوسائل التقنية الأساسية للأتمتة.
5. العملية التكنولوجية ككائن تحكم ، مجموعات رئيسية من المتغيرات.
6. تحليل العملية التكنولوجية ككائن تحكم.
7. تصنيف العمليات التكنولوجية.
8. تصنيف أنظمة التحكم الآلي.
9. وظائف التحكم في الأنظمة الأوتوماتيكية.
10. اختيار القيم الخاضعة للرقابة وإجراءات التحكم.
11. تحليل احصائيات وديناميكيات قنوات التحكم.
12. تحليل إجراءات المدخلات ، واختيار القيم الخاضعة للرقابة.
13. تحديد مستوى أتمتة شروط الاستخدام.
14. مراقبة الأشياء وخصائصها الرئيسية.
15. أنظمة التحكم ذات الحلقة المفتوحة. مزايا ، عيوب ، نطاق ، مخطط كتلة.
16. أنظمة التحكم المغلقة. المزايا والعيوب والنطاق والرسم البياني ومثال على الاستخدام.
17. أنظمة التحكم المدمجة. المزايا والعيوب والنطاق والرسم البياني ومثال على الاستخدام.
18. نظرية الثبات لأنظمة التحكم الآلي.
19. مجمع ACP.
20. المعوضات النموذجية.
21. حساب المعوض.
22. ما هو شرط الثوابت التقريبية.
23. في أي ترددات يتم حساب المعوض في ظل حالة الثبات الجزئي.
24. شروط التحقيق المادي للـ ACS الثابت.
25. أنظمة التحكم المتتالية.
26. ما هو الشيء المكافئ في سلسلة ATS.
27. ما الذي يفسر فعالية سلسلة ACPs.
28. طرق حساب ASR التعاقبي.
29. ASR مع اندفاع إضافي على المشتق من نقطة وسيطة.
30. نطاق ASR مع دفع إضافي على المشتق.
31. حساب ASR بدفع إضافي على المشتق.
32- النظم التنظيمية المترابطة. أنظمة التنظيم غير المترابط.
33. ما هي نتائج المساواة في ديناميات الروابط المباشرة والمتقاطعة في ASR للتنظيم غير المقترن.
34. ما هي ترددات التشغيل التي يفضل وجودها في دوائر التنظيم غير المترابط.
35. ما هو المعامل المعقد للربط.
36- نظم التنظيم المزدوج. ACPs المستقلة.
37. مبدأ الاستقلال.
38. حالة الاستقلالية التقريبية.
عند تحليل أنظمة التحكم الأوتوماتيكية المعقدة ، تعتبر مخططات الكتلة الخاصة بها ذات أهمية خاصة ، حيث توضح نقاط تطبيق التأثيرات والمسارات المحتملة لانتشار الإشارات التي تتفاعل بين عناصر النظام.
تتكون مخططات الكتلة من العناصر الهيكلية التالية:
ديناميكي ، تنفيذ بعض الاتصالات الوظيفية أو المشغل بين إشارات الدخل والإخراج ؛
تحويل ، يعمل على تحويل طبيعة أو هيكل الإشارات ؛
المقارنات التي يتم فيها طرح الإشارات أو إضافتها ؛
نقاط فرعية ، يتفرع فيها مسار انتشار الإشارة إلى عدة مسارات تؤدي إلى نقاط مختلفة في النظام ؛
وصلات أو خطوط مخطط الكتلة التي تشير إلى اتجاه انتشار الإشارة ؛
نقاط تطبيق التأثيرات ؛
منطقي ، أداء العمليات المنطقية.
أشرنا أعلاه إلى أن أي نظام تحكم آلي ، وفقًا لمبدأ تشغيله ، دائمًا
لديه تغذية راجعة واحدة على الأقل ، والتي تعمل على مقارنة القيمة الفعلية والمطلوبة للمتغير المتحكم فيه. اتفقنا على تسمية هذا النوع من الملاحظات بالتعليقات الرئيسية.
ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن أنظمة التحكم الآلي الحديثة ، بالإضافة إلى التعليقات الرئيسية ، التي يساوي عددها عدد المتغيرات الخاضعة للرقابة ، غالبًا ما يكون لها العديد من التعليقات الإضافية أو المحلية. تسمى أنظمة التحكم الأوتوماتيكية ذات المتغير المتحكم فيه ، والتي لها رد فعل رئيسي واحد فقط ولا توجد ردود فعل محلية ، حلقة مفردة. في أنظمة الحلقة المفردة ، يمكن للإجراء المطبق على أي نقطة تجاوز النظام والعودة إلى النقطة الأصلية ، باتباع مسار انعطاف واحد فقط (انظر الشكل II.8). تسمى أنظمة التحكم الأوتوماتيكية التي تحتوي ، بالإضافة إلى رد فعل رئيسي واحد ، أو أكثر من ردود الفعل الرئيسية أو المحلية ، على حلقات متعددة. تتميز أنظمة Multiloop بحقيقة أن الإجراء المطبق على أي نقطة فيها يمكن أن يتجاوز النظام والعودة إلى النقطة الأصلية ، باتباع العديد من المسارات الالتفافية المختلفة.
كمثال على نظام تحكم أوتوماتيكي متعدد الحلقات (حلقتان) مع متغير واحد متحكم فيه ، يمكن للمرء أن يستشهد بنظام مؤازر ، بالإضافة إلى التعليقات الرئيسية التي تعمل على توليد إشارة خطأ ويتم تنفيذها باستخدام التزامن -جهاز استشعار وجهاز استقبال متزامن ، وهناك أيضًا ردود فعل محلية ؛ يتم تنفيذ هذا الأخير باستخدام مولد كهربائي ودائرة RC متصلة به ، ويتم طرح الجهد الناتج من خرجه من إشارة الخطأ.
مثال على نظام التحكم متعدد الحلقات والمتغير هو نظام التحكم في محرك الطائرة ، حيث قد تكون المتغيرات التي يتم التحكم فيها هي سرعة المحرك ، وضغط التعزيز ، وتوقيت الإشعال ، ودرجة حرارة الزيت ، ودرجة حرارة سائل التبريد ، ومتغيرات أخرى.
تختلف أسباب إدخال التعليقات المحلية في نظام التحكم الآلي اختلافًا كبيرًا. لذلك ، على سبيل المثال ، يتم استخدامها في العناصر التصحيحية لتحويل الإشارة وفقًا لقانون التحكم المطلوب ، في عناصر التضخيم - للخطية ، وتقليل الضوضاء ، وخفض مقاومة الخرج ، في المشغلات - لزيادة الطاقة.
يمكن تقديم التعليقات ، التي تغطي العديد من عناصر النظام المتصلة بالسلسلة ، لمنحهم الخصائص الديناميكية المطلوبة.
أنظمة التحكم الآلي متعددة الأبعاد ، أي الأنظمة ذات المتغيرات المتعددة الخاضعة للرقابة ، تقسم فرعيًا
على أنظمة التنظيم غير المقترن والمزدوج.
أنظمة التنظيم غير المترابط هي تلك التي لا يرتبط فيها المنظمون المصممون لتنظيم كميات مختلفة ببعضهم البعض ولا يمكنهم التفاعل إلا من خلال هدف تنظيم مشترك لهم. يمكن تقسيم أنظمة التنظيم غير المترابط بدورها إلى مستقلة ومستقلة.
تتميز الأنظمة التابعة للتحكم غير المقترن بحقيقة أن التغيير في أحد المتغيرات الخاضعة للرقابة يعتمد على التغيير في المتغيرات الأخرى. نتيجة لذلك ، في مثل هذه الأنظمة ، لا يمكن النظر في عمليات تنظيم المتغيرات الخاضعة للرقابة بشكل مستقل ، بمعزل عن بعضها البعض.
مثال على نظام تابع للتحكم غير المنفصل هو طائرة ذات طيار آلي ، والتي لديها قنوات تحكم مستقلة للدفات. لنفترض ، على سبيل المثال ، أن الطائرة قد انحرفت عن مسارها المقصود. سيؤدي ذلك إلى انحراف الدفة بسبب وجود الطيار الآلي. عند العودة إلى مسار معين ، فإن السرعات الزاوية لكل من الأسطح الحاملة للطائرة ، وبالتالي قوى الرفع التي تعمل عليها ، ستصبح غير متساوية ، مما يؤدي إلى انقلاب الطائرة. سيقوم الطيار الآلي بعد ذلك بتشتيت الجنيحات. نتيجة لانحرافات الدفة والجنيحات ، سيزداد سحب الطائرة. لذلك ، سيبدأ في فقدان ارتفاعه ، وسوف ينحرف محوره الطولي عن الأفقي. سيقوم الطيار الآلي بعد ذلك بتحويل المصعد.
وهكذا ، في المثال المدروس ، لا يمكن اعتبار عمليات التحكم في المتغيرات الثلاثة الخاضعة للرقابة - العنوان واللف الجانبي واللف الطولي - بالمعنى الدقيق للكلمة ، مستقلة عن بعضها البعض ، على الرغم من وجود قنوات تحكم مستقلة.
يتميز النظام المستقل للتحكم غير المقترن بحقيقة أن التغيير في كل من الكميات الخاضعة للرقابة لا يعتمد على التغيير في الآخرين ، بحيث يمكن النظر في عمليات تنظيم الكميات المختلفة بمعزل عن بعضها البعض. كمثال للأنظمة المستقلة للتنظيم غير المقترن ، يمكن للمرء غالبًا أن يفكر في نظام لتنظيم عدد دورات التوربينات المائية ونظام لتنظيم جهد المولد المتزامن الذي يدور بواسطته. عمليات التحكم في هذه الأنظمة مستقلة ، نظرًا لحقيقة أن عملية التحكم في الجهد عادةً ما تتم أسرع عدة مرات من عملية التحكم في السرعة.
أنظمة التنظيم المقترن هي تلك الأنظمة التي يكون فيها للمنظمين من مختلف القيم المنظمة روابط متبادلة مع بعضهم البعض ، والتي تتفاعل فيما بينها خارج موضوع التنظيم.
يُطلق على نظام التحكم المزدوج اسم مستقل إذا كانت الاتصالات بين المنظمين المكونين له
هي أن التغيير في أحد المتغيرات الخاضعة للرقابة في عملية التنظيم لا يسبب تغييرًا في المتغيرات الخاضعة للرقابة المتبقية.