Vrste upravljačkih sustava | Linearni i nelinearni upravljački sustav
Sustav upravljanja je sustav uređaja koji upravlja, naredbe daje, smjeruje ili regulira ponašanje drugih uređaja kako bi se postigao željeni rezultat. Drugim riječima, definicija sustava upravljanja može se pojednostaviti kao sustav koji kontrolira druge sustave kako bi se postigao željeni stanje. Postoji različitih vrsta sustava upravljanja, koje se mogu široko kategorizirati kao linearni sustavi upravljanja ili nelinearni sustavi upravljanja. Ove vrste sustava upravljanja detaljnije su obrađene u nastavku.
Linearni sustavi upravljanja
Da bismo razumjeli linearni sustav upravljanja, najprije trebamo razumjeti princip superpozicije. Princip superpozicije uključuje dvije važne osobine i one su objašnjene ispod:
Homogenost: Sustav se smatra homogenim, ako množimo ulaz nekom konstantom A, tada će i izlaz biti pomnožen istom vrijednosti konstante (tj. A).
Aditivnost: Pretpostavimo da imamo sustav S i da mu davamo ulaz a1 prvi put i dobivamo izlaz b1 odgovarajući ulazu a1. Drugi put davamo ulaz a2 i odgovarajuće tome dobivamo izlaz b2.
Sada pretpostavimo da ovaj put davamo ulaz kao zbroj prethodnih ulaza (tj. a1 + a2) i odgovarajuće tom ulazu pretpostavimo da dobivamo izlaz (b1 + b2) tada možemo reći da sustav S slijedi osobinu aditivnosti. Sada smo u stanju definirati linearni sustavi upravljanja kao one vrste sustava upravljanja koji slijede princip homogenosti i aditivnosti.
Primjeri linearnih sustava upravljanja
Razmotrimo čisto otpornu mrežu s konstantnim DC izvorom. Ova mreža slijedi princip homogenosti i aditivnosti. Sve neželjene efekte zanemaruju se i pretpostavljajući idealno ponašanje svakog elementa u mreži, kažemo da ćemo dobiti linearnu naponsku i strujnu karakteristiku. To je primjer linearnog sustava upravljanja.
Nelinearni sustavi upravljanja
Možemo jednostavno definirati nelinearni sustav upravljanja kao sustav upravljanja koji ne slijedi princip homogenosti. U stvarnom životu, svi sustavi upravljanja su nelinearni sustavi (linearni sustavi upravljanja postoje samo teorijski). Opisna funkcija je približna procedura za analizu određenih problema nelinearnog upravljanja.
Primjeri nelinearnog sustava
Dobro poznati primjer nelinearnog sustava je krivulja magnetizacije ili krivulja bez opterećenja DC stroja. Kratko ćemo ovdje raspraviti o krivulji bez opterećenja DC strojeva: Krivulja bez opterećenja daje nam odnos između fluksa u zračnom razmaku i mmf navijanja polja. Jako jasno je iz krivulje datoj ispod da na početku postoji linearni odnos između mmf navijanja i fluksa u zračnom razmaku, ali nakon toga dolazi nasycenje koje pokazuje nelinearno ponašanje krivulje ili karakteristike nelinearnog sustava upravljanja.
Analogni ili kontinuirani sustav
U ovim vrstama sustava upravljanja, imamo kontinuirani signal kao ulaz u sustav. Ovi signali su kontinuirane funkcije vremena. Možemo imati različite izvore kontinuiranih ulaznih signala poput sinusoidalnog tipa izvora signala, kvadratnog tipa izvora signala; signal može biti u obliku kontinuiranog trokuta itd.
Digitalni ili diskretni sustav
U ovim vrstama sustava upravljanja, imamo diskretni signal (ili signal može biti u obliku impulsa) kao ulaz u sustav. Ovi signali imaju diskretne intervale vremena. Različite izvore kontinuiranih ulaznih signala poput sinusoidalnog tipa izvora signala, kvadratnog tipa izvora signala itd. možemo pretvoriti u diskretni oblik koristeći prekidač.
Sada postoje različiti prednosti diskretnih ili digitalnih sustava nad analognim sustavima, a ti prednosti su navedeni ispod:
Digitalni sustavi mogu učinkovitije rukovati nelinearnim sustavima upravljanja nego analogni tipovi sustava.
Potrebna snaga u slučaju diskretnog ili digitalnog sustava je manja uspoređeno s analognim sustavima.
Digitalni sustav ima višu stopu preciznosti i može lako izvoditi razne složene izračune uspoređeno s analognim sustavima.
Pouzdanost digitalnog sustava je veća uspoređeno s analognim sustavom. Također imaju mali i kompaktni oblik.
Digitalni sustav radi na logičkim operacijama što mnogo puta povećava njihovu preciznost.
Gubitci u slučaju diskretnih sustava su manji uspoređeno s analognim sustavima općenito.
Jednokanalni sustavi sa jednim ulazom i jednim izlazom
Ovi su također poznati kao SISO tip sustava. U ovom sustavu postoji jedan ulaz za jedan izlaz. Različiti primjeri ovakvih sustava mogu uključivati kontrolu temperature, sustav kontrole položaja, itd.
Višekanalni sustavi sa više ulaza i više izlaza
Ovi su također poznati kao MIMO tip sustava. U ovom sustavu postoji više izlaza za više ulaza. Različiti primjeri ovakvih sustava mogu uključivati PLC tip sustava itd.
Lumpirani parametarski sustav
U ovim vrstama sustava upravljanja, različiti aktivni i pasivni komponenti pretpostavljaju se da su koncentrirani u jednoj točki, stoga se ovi nazivaju lumpirani parametarski tip sustava. Analiza takvih sustava vrlo je jednostavna i uključuje diferencijalne jednadžbe.
Raspodijeljeni parametarski sustav
