Juhtimissüsteemide tüübid | Lineaarne ja mittelineaarne juhtimissüsteem

Juhtimissüsteem on seadmete süsteem, mis haldab, käskib, suunab või reguleerib teiste seadmete käitumist, et saavutada soovitud tulemus. Teisisõnu, juhtimissüsteemi mõistet saab lihtsustada kui süsteemi, mis kontrollib muud süsteeme, et saavutada soovitud olek. On olemas erinevaid juhtimissüsteemide tüüpe, mida laialdaselt kategooriseeritakse lineaarseteks juhtimissüsteemideks või mitte-lineaarseteks juhtimissüsteemideks. Need juhtimissüsteemide tüübid on allpool detailsemalt kirjeldatud.

Lineaarsed juhtimissüsteemid

Linaarse juhtimissüsteemi mõistmiseks peaksime esmalt mõistma ümberlaskmise printsiipi. Ümberlaskmise printsiip sisaldab kahte olulist omadust, mida selgitatakse allpool:
Homogeensus: Sõltuvalt sellest, kas me korrutame sissetuleva signaali mingi konstandiga A, siis väljund korrutatakse samaga konstandiga (st A).
Additiivsus: Kui meil on süsteem S ja me andme sellele süsteemile esmakordselt sissetulevaks signaaliks a1 ja saame vastavalt sellele väljundiks b1. Teisel korral andme sissetulevaks signaaliks a2 ja vastavalt sellele saame väljundiks b2.

Nüüd eeldame, et see kord andme sissetulevaks signaaliks eelmiste sissetulevate signaalide summa (st a1 + a2) ja vastavalt sellele sissetulevale signaalile saame väljundiks (b1 + b2), siis saame öelda, et süsteem S järgib additiivsuse omadust. Nüüd oleme võimelised defineerima lineaarseid juhtimissüsteeme kui neid juhtimissüsteemide tüüpe, mis järgivad homogeensuse ja additiivsuse printsiipe.

Lineaarse juhtimissüsteemi näited

Vaatleme puhtalt ohutelist võrgustikku püsiva DC allikaga. See tsirkuit järgib homogeensuse ja additiivsuse printsiipe. Kõik ebatähtsad efektid jäävad tähelepanuta ja eeldades iga elementi ideaalset käitumist võrgustikus, ütleme, et saame lineaarse pinge ja voolu karakteristik. See on näide lineaarsest juhtimissüsteemist.

Mitte-lineaarsed juhtimissüsteemid

Me võime lihtsalt defineerida mitte-lineaarse juhtimissüsteemi kui juhtimissüsteemi, mis ei järgi homogeensuse printsiipi. Reaalses elus on kõik juhtimissüsteemid mitte-lineaarsed (lineaarsed juhtimissüsteemid eksisteerivad vaid teoorias). Kirjeldav funktsioon on ligikaudne meetod, mida kasutatakse teatud mitte-lineaarsete juhtimisprobleemide analüüsimiseks.

Mitte-lineaarse süsteemi näited

Tuntud näide mitte-lineaarsest süsteemist on magnetiseerimiskäik või DC masina töölaadimata käik. Arutame lühidalt DC masinate töölaadimata käiku: Töölaadimata käik annab meile suhe õhusirge veekoguse ja välismagnetväli mmf vahel. On väga selge allpool antud käigust, et alguses on lineaarne suhe võrgu mmf ja õhusirge veekoguse vahel, kuid seejärel tuleb satueerimine, mis näitab mitte-lineaarset käitumist või mitte-lineaarse juhtimissüsteemi omadusi.

Analoogiline või pidev süsteem

Nendes juhtimissüsteemide tüübis on süsteemi sissetulev signaal pidev. Need signaalid on ajast sõltuvad pidevad funktsioonid. Me võime olla erinevatel pideva sissetuleva signaali allikatel, nagu sinusoidne signaali allikas, ruutsignaali allikas; signaal võib olla pidev kolmnurk või muu.

Digitaalne või diskreetne süsteem

Nendes juhtimissüsteemide tüübis on süsteemi sissetulev signaal diskreetne (või signaal võib olla impulksi kujul). Need signaalid on ajast sõltuvad diskreetsed funktsioonid. Saame erinevaid pideva sissetuleva signaali allikaid, nagu sinusoidne signaali allikas, ruutsignaali allikas jms, teisendada diskreetseks kasutades lüliti.
Nüüd on olemas mitmeid eeliseid diskreetsete või digitaalsete süsteemide poolt analoogsete süsteemide ees, mida on allpool kirjeldatud:

1. Digitaalsed süsteemid suudavad mitte-lineaarseid juhtimissüsteeme tõhusamalt hallata kui analoogilised süsteemid.

2. Diskreetse või digitaalse süsteemi puhul on energianõuded väiksemad kui analoogiliste süsteemide puhul.

3. Digitaalsed süsteemid on täpsemad ja suudavad lihtsamini keerukaid arvutusi teha, kui analoogilised süsteemid.

4. Digitaalsete süsteemide usaldusväärsus on suurem kui analoogiliste süsteemide. Nemad on ka väiksemad ja kompaktdumad.

5. Digitaalsed süsteemid töötavad loogiliste operatsioonide alusel, mis suurendab nende täpsust mitmel korral.

6. Üldiselt on diskreetsete süsteemide kahjud väiksemad kui analoogiliste süsteemide.

Üksikul sissetulevul signaalil põhinevad üksikul väljundul põhinevad süsteemid

Need on ka teada kui SISO tüüpi süsteemid. Selles süsteemis on üksikul sissetulevul signaalil üksikul väljundul. Selliseid süsteeme võib leida näiteks temperatuuri juhtimises, asukoha juhtimissüsteemides jms.

Mitu sissetulevat signaali põhinevad mitme väljundiga süsteemid

Need on ka teada kui MIMO tüüpi süsteemid. Selles süsteemis on mitmele sissetulevale signaalile vastavalt mitme väljundiga. Selliseid süsteeme võib leida näiteks PLC tüüpi süsteemides jms.

Kokkupandud parameetritega süsteem

Nendes juhtimissüsteemide tüübis eeldatakse, et erinevad aktiivsed ja passiivsed komponendid on konsentreeritud ühes punktis, mistõttu need on tuntud kui kokkupandud parameetritega süsteemid. Selliste süsteemide analüüs on väga lihtne, mis sisaldab diferentsiaalvõrrandeid.

Jaotatud parameetritega süsteem