Vrste regulacijskih sistemov | Linearni in nelinearni regulacijski sistem

Nadzorni sistem je sistem naprav, ki upravlja, ukvarja, vodilno smeruje ali regulira obnašanje drugih naprav, da doseže želen rezultat. Z drugimi besedami, definicijo nadzornega sistema lahko poenostavimo kot sistem, ki nadzira druge sisteme, da doseže željeno stanje. Obstajajo različne vrste nadzornih sistemov, ki jih lahko širše razdelimo na linearni nadzorni sistemi ali nelinearni nadzorni sistemi. Te vrste nadzornih sistemov so podrobneje opisane spodaj.

Linearni nadzorni sistemi

Za razumevanje linearnega nadzornega sistema bi morali najprej razumeti načelo superpozicije. Načelo superpozicije vključuje dve pomembni lastnosti, ki sta razloženi spodaj:
Homogenost: Sistem je homogen, če vhod pomnožimo s konstanto A, potem bo tudi izhod pomnožen z isto vrednostjo konstante (tj. A).
Aditivnost: Predpostavimo, da imamo sistem S in da mu prvič damo vhod a1 in dobimo izhod b1, ki odgovarja vhodu a1. Drugič damo vhod a2 in dobimo izhod b2.

Če zdaj damo vhod kot vsoto prejšnjih vhodov (tj. a1 + a2) in dobimo izhod (b1 + b2), lahko rečemo, da sistem S sledi lastnosti aditivnosti. Sedaj lahko definiramo linearni nadzorne sistemi kot te vrste nadzornih sistemov, ki sledijo načelu homogenosti in aditivnosti.

Primeri linearnih nadzornih sistemov

Razmislimo o čistom upornem omrežju z stalnim DC virom. To vezje sledi načelu homogenosti in aditivnosti. Vse nezaželene učinke zanemarimo in predpostavimo idealno obnašanje vsakega elementa v omrežju, rečemo, da bomo dobili linearni napetostni in tokovni karakteristiki. To je primer linearnega nadzornega sistema.

Nelinearni nadzorni sistemi

Lahko enostavno definiramo nelinearni nadzorni sistem kot nadzorni sistem, ki ne sledi načelu homogenosti. V realnem življenju so vsi nadzorni sistemi nelinearni sistemi (linearni nadzorni sistemi obstajajo le v teoriji). Opisna funkcija je približna metoda za analizo določenih nelinearnih nadzornih problemov.

Primeri nelinearnih sistemov

Dobro znani primer nelinearnega sistema je magnetizacijska krivulja ali krivulja brez optočnega bremena DC stroja. Krateče bomo obravnavali krivuljo brez optočnega bremena DC strojev: Krivulja brez optočnega bremena nam daje odnos med vzdušnogapeškim tokom in mmf poljnih vijalk. Iz krivulje spodaj je jasno, da na začetku obstaja linearna relacija med mmf vijalk in vzdušnogapeškim tokom, toda kasneje pride do nasititve, kar kaže nelinearno obnašanje krivulje ali značilnosti nelinearnega nadzornega sistema.

Analogni ali kontinualni sistem

V teh vrstah nadzornih sistemov imamo zvezni signal kot vhod v sistem. Ti signali so zvezne funkcije časa. Imeli bi lahko različne vire zveznih vhodnih signalov, kot so sinusoidalni viri vhodnih signalov, kvadratni viri vhodnih signalov; signal lahko obstaja v obliki zveznega trikotnika itd.

Digitalni ali diskretni sistem

V teh vrstah nadzornih sistemov imamo diskretni signal (ali signal, ki je v obliki impulza) kot vhod v sistem. Ti signali imajo diskretne intervale časa. Različne vire zveznih vhodnih signalov, kot so sinusoidalni viri vhodnih signalov, kvadratni viri vhodnih signalov itd., lahko pretvorimo v diskretno obliko z uporabo stikala.
Sedaj pa obstajajo različne prednosti diskretnih ali digitalnih sistemov v primerjavi z analognimi sistemi, in te prednosti so navedene spodaj:

1. Digitalni sistemi lahko učinkoviteje ravnanje s nelinearnimi nadzornimi sistemi kot analogni sistemi.

2. Potrebna moč pri diskretnih ali digitalnih sistemih je manjša v primerjavi z analognimi sistemi.

3. Digitalni sistem ima višji stopnjo natančnosti in lahko izvaja različne kompleksne račune lažje kot analogni sistemi.

4. Zanesljivost digitalnega sistema je večja v primerjavi z analognim sistemom. Imajo tudi majhen in kompakten obseg.

5. Digitalni sistem deluje na logičnih operacijah, kar poveča njihovo natančnost mnogokrat.

6. Izgube pri diskretnih sistemih so manjše v primerjavi z analognimi sistemi na splošno.

Sistemi z enim vhodom in enim izhodom

Ti so tudi znani kot SISO tip sistema. V tem primeru ima sistem en vhod za en izhod. Različni primeri takšnega sistema lahko vključujejo nadzor temperature, nadzor položaja itd.

Sistemi z več vhodi in več izhodi

Ti so tudi znani kot MIMO tip sistema. V tem primeru ima sistem več izhodov za več vhodov. Različni primeri takšnega sistema lahko vključujejo PLC tip sistema itd.

Sistem s skupinjenimi parametri

V teh vrstah nadzornih sistemov se različni aktivni in pasivni komponenti predpostavljajo, da so koncentrirani v eni točki, zaradi česar so imenovani sistemi s skupinjenimi parametri. Analiza takšnih sistemov je zelo preprosta in vključuje diferencialne enačbe.

Sistem s porazdeljenimi parametri

V teh vrstah nadzornih sistemov, se razli