Typer af styresystemer | Lineære og ikke-lineære styresystemer

Et kontrolsystem er et system af enheder, der administrerer, beordrer, styrer eller regulerer opførslen af andre enheder for at opnå et ønsket resultat. Med andre ord kan definitionen af et kontrolsystem forenkles til et system, der kontrollerer andre systemer for at opnå en ønsket tilstand. Der findes forskellige typer af kontrolsystemer, som bredt kan kategoriseres som lineære kontrolsystemer eller ikke-lineære kontrolsystemer. Disse typer kontrolsystemer diskuteres i detaljer nedenfor.

Lineære kontrolsystemer

For at forstå lineære kontrolsystemer, bør vi først forstå superpositionens princip. Superpositionsteoremet inkluderer to vigtige egenskaber, og de er forklaret nedenfor:
Homogenitet: Et system siges at være homogent, hvis vi ganger input med en konstant A, så vil output også blive ganget med samme værdi af konstanten (dvs. A).
Additivitet: Antag, at vi har et system S, og vi giver input til dette system som a1 første gang, og vi får output som b1 i overensstemmelse med input a1. Anden gang giver vi input a2 og i overensstemmelse hermed får vi output som b2.

Nu antag, at denne gang giver vi input som en sum af de tidligere inputs (dvs. a1 + a2) og i overensstemmelse hermed antager vi, at vi får output som (b1 + b2), så kan vi sige, at systemet S følger additivitetsegenskaben. Nu kan vi definere lineære kontrolsystemer som de typer af kontrolsystemer, der følger princippet om homogenitet og additivitet.

Eksempler på lineære kontrolsystemer

Overvej et rent resistivt netværk med en konstant DC-kilde. Dette kredsløb følger princippet om homogenitet og additivitet. Alle uønskede effekter ignoreres, og ved at antage ideel opførsel af hvert element i netværket, siger vi, at vi vil få lineære spændings- og strøm-egenskaber. Dette er et eksempel på et lineært kontrolsystem.

Ikke-lineære kontrolsystemer

Vi kan simpelt definere et ikke-lineært kontrolsystem som et kontrolsystem, der ikke følger princippet om homogenitet. I virkeligheden er alle kontrolsystemer ikke-lineære systemer (lineære kontrolsystemer findes kun i teorien). Beskrivende funktion er en tilnærmet metode til at analysere visse ikke-lineære kontrolproblemer.

Eksempler på ikke-lineære systemer

Et kendt eksempel på et ikke-lineært system er en magnetisering kurve eller tomlast kurve for en DC-maskine. Vi vil kort diskutere tomlast kurven for DC-maskiner her: Tomlast kurve giver os forholdet mellem luftgap flux og felt vindings mmf. Det er meget klart fra kurven nedenfor, at i begyndelsen er der et lineært forhold mellem vindings mmf og luftgap flux, men efter dette kommer mætning, som viser det ikke-lineære forhold eller karakteristika af ikke-lineære kontrolsystemer.

Analog eller kontinuerligt system

I disse typer af kontrolsystemer har vi et kontinuerligt signal som input til systemet. Disse signaler er en kontinuerlig funktion af tiden. Vi kan have forskellige kilder til kontinuerlige inputsignal, som sinusformet type signal input kilde, kvadratisk type signal input kilde; signalet kan være i form af en kontinuerlig trekant osv.

Digitalt eller diskret system

I disse typer kontrolsystemer har vi et diskret signal (eller signal kan være i form af puls) som input til systemet. Disse signaler har et diskret tidsinterval. Vi kan konvertere forskellige kilder til kontinuerlige inputsignal, som sinusformet type signal input kilde, kvadratisk type signal input kilde osv. til en diskret form ved hjælp af en skifter.
Nu findes der forskellige fordele ved diskrete eller digitale systemer i forhold til analoge systemer, og disse fordele er skrevet nedenfor:

1. Digitale systemer kan håndtere ikke-lineære kontrolsystemer mere effektivt end analoge systemer.

2. Strømforsyningen i tilfælde af et diskret eller digitalt system er mindre sammenlignet med analoge systemer.

3. Det digitale system har en højere præcision og kan udføre forskellige komplekse beregninger nemmere sammenlignet med analoge systemer.

4. Tilfredsheden af det digitale system er større sammenlignet med et analogt system. De har også en lille og kompakt størrelse.

5. Det digitale system arbejder med logiske operationer, hvilket øger deres præcision mange gange.

6. Tab i tilfælde af diskrete systemer er mindre sammenlignet med analoge systemer generelt.

Enkeltinput-enkeloutput-systemer

Disse kaldes også SISO type system. Her har systemet enkeltinput for enkeloutput. Forskellige eksempler på dette slags system kan inkludere temperaturkontrol, positionskontrolsystem osv.

Multible-input-multiple-output-systemer

Disse kaldes også MIMO-type system. Her har systemet flere outputs for flere inputs. Forskellige eksempler på dette slags system kan inkludere PLC-type system osv.

Lumped-parameter-system

I disse typer kontrolsystemer antages de forskellige aktive og passive komponenter at være koncentreret i et punkt, og derfor kaldes disse for lumped-parameter-type system. Analyse af sådanne systemer er meget let, og den inkluderer differentialligninger.

Distribueret-parameter-system

I disse typer kontrolsystemer, antages de forskellige aktive (som induktorer og kapacitorer) og passive parametre (modstandere) at være fordelt jævnt langs længden, og derfor kaldes disse for distribueret-parameter-type system. Analyse af sådanne systemer er lidt sværere, og den inkluderer partielle differentialligninger.

Erklæring: Respektér det originale, godt artikler fortjener at deles, hvis der sker overtrædelse kontakt slet.