Управление сложными системами (стр. 2 из 14)

ВК выполняет следующие функции:

1. Сбор информации для уточнения ММ.

2. Рассчитывание технических и технико-экономических показателей.

3. Контроль работы системы.

4. Связь с АСУТП более высокого уровня.

Следовательно, система существенно зависит от человека–оператора.

2.3.2 АСУТП с функционированием в режиме “советчика”

В данном случае нет связей 13 и 14.

ВК рассчитывает возможные варианты решения (уставки), которые предлагаются оператору. Оператор анализирует их и выбирает более рациональную уставку.

В такой системе влияние оказывает субъективный фактор человека–оператора.

2.3.3 АСУТП с супервизорным управлением

В данном случае используется функциональная связь 13, а 14 отсутствует.

ВК рассчитывает уставки локальным регулятором (7). Человек–оператор, находясь вне основного контура, контролирует работу системы и вмешивается в процесс по мере необходимости.

2.3.4 АСУТП с непосредственным цифровым управлением

В данном случае используется функциональная связь 14, а 13 отсутствует.

ВК рассчитывает не уставки, а необходимые управляющие воздействия на объект, которые реализуются исполнительными устройствами (8). При этом локальные регуляторы, выносящиеся за пределы контура, являются дополнительными.

2.35 Комбинированные АСУТП

Пример — смотри ДЗ.

Раздел 3. Локальные оптимизаторы и регуляторы

3.1 Обобщенная структура локального оптимизатора САУ. Проблемы управления

1 — управляемая система; 2 — управляющая система.

Пусть известны:

1. Цель управления (Е) в виде показателя — функционала.

(1)

2. Математическая модель в виде системы дифференциальных уравнений

(2)

3. Ограничения:

(3)

Изменение векторов состояния

, управления ограничено замкнутыми областями А и В, которые в свою очередь являются составляющими соответственно пространств состояний Х и управления Y.

Тогда: Проблема управления состоит в определении такого вектора управления

, который обеспечивал бы экстремум функционала (1) при известных ММ (2) и ограничениях (3).

— многомерные векторные функции соответствия

— состояния; — управления; — наблюдения; — возмущения.

То есть

, — переменные состояния.

— наблюдаемые переменные, то есть переменные состояния, информация об изменении которых поступает в управляющую систему.

Лекция №3. 18.02.2003

— управляющие воздействия (уставки).

— возмущающие воздействия.

3.2 Обобщенная структура локального регулятора САР. Проблемы управления.

1 — объект регулирования;

2 — регулятор (контроллер);

3 — устройство сравнения.

— вектор регулирования;

— регулирующее воздействие.

— вектор ошибки.

В данном случае:

1.

— известен.

2.

3. Показатель точности

Тогда: Проблема регулирования состоит в определении такого вектора регулирования

(алгоритма), который обеспечивал бы минимум n частных показателей эффективности , каждый из которых зависит от одной из составляющих вектора ошибки, при изменяющихся связях (2) и ограничениях (3).

Задача регулирования — это частный случай проблемы управления, а локальный регулятор является объектом локального оптимизатора (смотри Рисунки №№1, 2).

3.2.1 Типовая функциональная схема локального регулятора. Состав элементов

— источники энергии.

1 — преобразующее устройство;

2 — последовательное корректирующее устройство (аналоговое или цифровое (микропроцессор)) (придаёт системе требуемые свойства);

3 — усилительное устройство;

4 — исполнительное устройство;

5 — параллельное корректирующее устройство (включается встречно-параллельно и охватывает звенья подсистемы с наиболее неблагоприятными свойствами);

6 — объект регулирования;

7 — элемент (устройство) главной обратной связи;

8 — местная обратная связь;

9 — главная обратная связь.

Локальные регуляторы содержат в своей структуре измерительные, усилительные, исполнительные и корректирующие устройства. Пример системы: смотри ДЗ.

Следовательно, САР — замкнутая динамическая система использования получающихся сигналов для управления источниками энергии, стремящаяся сохранить в допустимых пределах ошибки между требуемыми и действительными значениями регулируемых переменных путем их сравнения.

3.2.2 Основные типы локальных регуляторов

Множество локальных регуляторов можно упорядочить по различным признакам:

Во-первых, в зависимости от характера информации, используемой в регуляторе:

1.) С регулированием по разомкнутому циклу (по возмущениям).

Проблема состояла в определении регулирующего воздействия.

Здесь регулятор настраивается в зависимости от основного возмущения

.

“+”: высокое быстродействие, так как регулятор настраивается сразу по возмущению, а не так, как в случае регулирования по замкнутому циклу.

“–”: трудность программирования регулятора на возможные возмущения, следовательно, невысокая точность.

2.) С регулированием по замкнутому циклу (по отклонениям).

“+”: в независимости от причин появления ошибки

, система работает по принципу её (ошибки) компенсации.

“–”: быстродействие ниже, чем в случае с регулированием по разомкнутому циклу.

3.) С регулированием по комбинированию.

Объединение случаев регулирования по разомкнутому циклу и по замкнутому циклу.

Во-вторых, в зависимости от уставки

:

1.) Системы стабилизации

.

2.) Программные системы

, причём — известно.

3.) Следящие системы

, причём — заранее неизвестная функция.

В-третьих, в зависимости от размерности n вектора состояния

:

1.) Одномерные n = 1.

2.) Двумерные n = 2.

3.) Многомерные n = 3.

В-четвёртых, в зависимости от количества контуров в системе:

1.) Одноконтурные (используется только главная обратная связь, нет местных связей).

2.) Двухконтурные (используются одна главная и одна местная обратные связи).

3.) Многоконтурные (используются одна главная и много местных обратных связей).

В-пятых, в зависимости от установившегося значения ошибки:

1.) Статические

.

2.) Астатические

.

Систему называют астатической по управляющему (или возмущающему) воздействию, если при подаче на вход постоянного управляющего (или возмущающего) воздействия ошибка в установившемся состоянии не зависит от величины этого воздействия и равна нулю.

Сравнить рисунки 24 и 26 методических указаний.