Irányítási rendszerek típusai | Lineáris és nem lineáris irányítási rendszer
Az irányítási rendszer olyan eszközök rendszere, amely kezeli, parancsol, irányít vagy szabályozza más eszközök viselkedését, hogy elérje a kívánt eredményt. Más szóval, az irányítási rendszer definícióját egyszerűsíthetjük egy olyan rendszerré, amely más rendszereket irányítja a kívánt állapot elérésére. Léteznek különböző fajtájú irányítási rendszerek, amelyek általánosságban sorolhatók be lineáris irányítási rendszerek és nem lineáris irányítási rendszerek csoportokba. Ezekről az irányítási rendszertípusokról részletesebben lesz szó alább.
Lineáris irányítási rendszerek
A lineáris irányítási rendszer megértéséhez először meg kell ismernünk a superpozíció elvét. A superpozíció tétel két fontos tulajdonságot tartalmaz, amelyeket alább bemutatunk:
Homogénis: Egy rendszert homogénisnak nevezünk, ha a bemenetet valamilyen konstans A-val megszorozzuk, akkor a kimenet is ugyanazzal a konstans (azaz A) értékkel fog növekedni.
Additív: Tegyük fel, hogy van egy S rendszer, amelynek első bemenete a1, és a hozzá tartozó kimenet b1. A második bemenet a2, és a hozzá tartozó kimenet b2.
Most tegyük fel, hogy a bemenet a korábbi bemenetek összege (azaz a1 + a2), és ehhez a bemenethez a kimenet (b1 + b2). Ekkor azt mondhatjuk, hogy az S rendszer additív tulajdonságokat követ. Most már definiálhatjuk a lineáris irányítási rendszereket olyan irányítási rendszerekként, amelyek a homogenitás és az additivitás elvét követik.
Lineáris irányítási rendszerek példái
Vegyünk egy teljesen ellenállásos hálózatot állandó DC forrás esetén. Ez a hálózat a homogenitás és az additivitás elvét követi. Minden nem kívánt hatást figyelembe véve, és minden elem ideális viselkedésének feltételezése mellett azt mondhatjuk, hogy lineáris feszültség és áram jellemzőket kapunk. Ez a lineáris irányítási rendszer példája.
Nem lineáris irányítási rendszerek
Egyszerűen definiálhatjuk a nem lineáris irányítási rendszert olyan irányítási rendszerként, amely nem követi a homogenitás elvét. A valós életben minden irányítási rendszer nem lineáris (a lineáris irányítási rendszerek csak elméletben léteznek). A leíró függvény egy közelítő eljárás bizonyos nem lineáris irányítási problémák elemzésére.
Nem lineáris rendszerek példái
Egy jól ismert nem lineáris rendszer példája a mágneses sáv vagy a DC gép nem terhelési görbéje. Röviden tárgyaljuk a DC gépek nem terhelési görbéit: A nem terhelési görbe megadja a légközi flukussal és a mezőgép mmf-ké közötti kapcsolatot. Az alábbi görbén látható, hogy a kezdeti szakaszban lineáris kapcsolat van a csatorna mmf-je és a légközi flukus között, de ezt követően szättalás lép fel, ami a nem lineáris viselkedést mutatja a nem lineáris irányítási rendszer jellemzőinek.
Analog vagy folyamatos rendszer
Ezekben a irányítási rendszerek típusában a rendszer bemenete folyamatos jel. Ezek a jelek a idő folytonos függvényei. Különböző forrásai lehetnek a folyamatos bemeneti jelnek, mint például a szinusz jel, a négyzet jel, vagy a folyamatos háromszög jel stb.
Digitális vagy diszkrét rendszer
Ezekben a irányítási rendszerek típusában a rendszer bemenete diszkrét jel (vagy pulzus jel). Ezek a jelek diszkrét időintervallumokat tartalmaznak. A kapcsoló segítségével különböző folyamatos bemeneti jel forrásait, mint például a szinusz jel, a négyzet jel stb., diszkrét formára lehet átalakítani.
Most pedig vannak különböző előnyei a diszkrét vagy digitális rendszernek az analóg rendszerhez képest, amelyeket alább felsorolunk:
A digitális rendszerek hatékonyabban kezelhetik a nem lineáris irányítási rendszereket, mint az analóg rendszerek.
A diszkrét vagy digitális rendszer energiaszükséglete kisebb, mint az analóg rendszereké.
A digitális rendszer nagyobb pontossággal és könnyebb komplex számítások végrehajtásával rendelkezik, mint az analóg rendszerek.
A digitális rendszer megbízhatósága nagyobb, mint az analóg rendszeré, és kisebb, kompakt méretű.
A digitális rendszer logikai műveleteken alapul, ami sokszorosítja a pontosságukat.
A diszkrét rendszerek általában kisebb veszteségekkel működnek, mint az analóg rendszerek.
Egy bemenet - egy kimenet rendszerek
Ezeket gyakran SISO (Single Input Single Output) rendszereknek is nevezik. Ilyen rendszerben egyetlen bemenet egyetlen kimenetet ad. Példák erre a rendszertípushoz tartozó alkalmazások lehetnek a hőmérséklet-irányítás, a pozíció-irányítás stb.
Több bemenet - több kimenet rendszerek
Ezeket gyakran MIMO (Multiple Input Multiple Output) rendszereknek is nevezik. Ilyen rendszerben több bemenet több kimenetet ad. Példák erre a rendszertípushoz tartozó alkalmazások lehetnek a PLC (Programmable Logic Controller) rendszerek stb.
Lefoglalt paraméter rendszerek
Ezen irányítási rendszerek típusában a különböző aktív és passzív komponensek úgy vannak feltételezve, mintha egy ponton lennének koncentrálva, ezért ezeket lefoglalt paraméter rendszereknek nevezik. Ilyen rendszer elemzése nagyon egyszerű, ami differenciálegyenleteket tartalmaz.
Elosztott paraméter rendszerek
