Typer av styresystemer | Lineære og ikke-lineære styresystemer

Et styringssystem er et system av enheter som administrerer, kommanderer, styrer eller regulerer oppførselen til andre enheter for å nå et ønsket resultat. Med andre ord kan definisjonen av et styringssystem forenkles til et system som kontrollerer andre systemer for å oppnå en ønsket tilstand. Det finnes ulike typer styringssystemer, som kan inndelas i lineære styringssystemer eller ikke-lineære styringssystemer. Disse typene styringssystemer diskuteres i detalj nedenfor.

Lineære styringssystemer

For å forstå lineære styringssystemer, bør vi først forstå superposisjonsprinsippet. Superposisjonsteoremet inkluderer to viktige egenskaper, og de er forklart nedenfor:
Homogenitet: Et system kalles homogent hvis vi multipliserer inngangen med en konstant A, så vil utgangen også bli multiplisert med samme verdi av konstanten (dvs. A).
Additivitet: Anta at vi har et system S, og vi gir inngang til dette systemet som a1 første gang, og vi får utgangen b1 som svarer til inngang a1. Andre gang gir vi inngang a2 og får utgang b2.

Nå anta at denne gangen gir vi inngang som summen av de tidligere inngangene (dvs. a1 + a2) og som svarer til denne inngangen, anta at vi får utgang (b1 + b2), da kan vi si at systemet S følger additivitetsprinsippet. Nå er vi i stand til å definere lineære styringssystemer som de typer styringssystemer som følger prinsippet om homogenitet og additivitet.

Eksempler på lineære styringssystemer

La oss betrakte et ren resistivt nettverk med en konstant DC-kilde. Dette kretsfølger prinsippet om homogenitet og additivitet. Alle uønskede effekter ignoreres, og ved å anta ideell oppførsel for hvert element i nettverket, sier vi at vi vil få lineær spennings- og strøm-karakteristikk. Dette er et eksempel på et lineært styringssystem.

Ikke-lineære styringssystemer

Vi kan enkelt definere et ikke-lineært styringssystem som et styringssystem som ikke følger prinsippet om homogenitet. I virkeligheten er alle styringssystemer ikke-lineære systemer (lineære styringssystemer eksisterer bare i teorien). Beskrivende funksjon er en tilnærmet prosedyre for å analysere visse ikke-lineære styringsproblemer.

Eksempler på ikke-lineære systemer

Et velkjent eksempel på et ikke-lineært system er en magnetiseringskurve eller tomlastkurve for et DC-maskin. Vi skal kort diskutere tomlastkurven for DC-maskiner her: Tomlastkurven gir oss forholdet mellom luftgappflyt og feltvinding mmf. Det er veldig klart fra kurven nedenfor at i begynnelsen er det et lineært forhold mellom vinding mmf og luftgappflyt, men etter dette kommer mættning, som viser det ikke-lineære oppførselen av kurven eller karakteristikkene til ikke-lineære styringssystemer.

Analogt eller kontinuerlig system

I disse typene styringssystemer har vi et kontinuerlig signal som inngang til systemet. Disse signalene er kontinuerlige funksjoner av tid. Vi kan ha ulike kilder til kontinuerlige inngangssignaler, som sinusformet type signalinngangskilde, firkantet type signalinngangskilde; signalet kan være i form av en kontinuerlig trekant osv.

Digitalt eller diskret system

I disse typene styringssystemer har vi et diskret signal (eller signalet kan være i form av en puls) som inngang til systemet. Disse signalene har en diskret tidsintervall. Vi kan konvertere ulike kilder til kontinuerlige inngangssignaler, som sinusformet type signalinngangskilde, firkantet type signalinngangskilde osv., til diskret form ved hjelp av en skruknapp.
Nå er det ulike fordeler med diskrete eller digitale systemer sammenlignet med analogsystemer, og disse fordeler er skrevet nedenfor:

1. Digitale systemer kan håndtere ikke-lineære styringssystemer mer effektivt enn analoge typer systemer.

2. Kraftbehovet i tilfelle et diskret eller digitalt system er mindre sammenlignet med analoge systemer.

3. Digitale systemer har en høyere nøyaktighetsgrad og kan utføre ulike komplekse beregninger lett sammenlignet med analoge systemer.

4. Tilliten til digitale systemer er større sammenlignet med analoge systemer. De har også en liten og kompakt størrelse.

5. Digitale systemer arbeider med logiske operasjoner, som øker deres nøyaktighet mange ganger.

6. Tap i tilfelle diskrete systemer er generelt mindre sammenlignet med analoge systemer.

Enkel inngang enkel utgang systemer

Disse kalles også SISO-type system. Her har systemet en enkelt inngang for en enkelt utgang. Ulike eksempler på slike systemer kan inkludere temperaturkontroll, posisjonskontrollsystem, etc.

Flere innganger flere utganger systemer

Disse kalles også MIMO-type system. Her har systemet flere utganger for flere innganger. Ulike eksempler på slike systemer kan inkludere PLC-type system, etc.

Lumpete parameter systemer

I disse typene styringssystemer antas de ulike aktive og passive komponenter å være koncentrert på et punkt, og derfor kalles de lumpete parameter-systemer. Analyse av slike systemer er veldig enkel, som inneholder differensialligninger.

Fordelte parameter systemer

I disse typene styringssystemer, antas de ulike aktive (som induktører og kapasitorer) og passive parametre (motstander) å være fordelt jevnt langs lengden, og derfor kalles de fordelte parameter-systemer. Analyse av slike systemer er litt vanskeligere, som inneholder partielle differensialligninger.

Erklæring: Respekt for originaliteten, god artik