Vrste kontrolnih sistema | Linearni i nelinearni kontrolni sistemi
Upravljački sistem je sistem uređaja koji upravlja, komanduje, usmerava ili reguliše ponašanje drugih uređaja kako bi se dostigao željeni rezultat. Drugim rečima, definicija upravljačkog sistema može biti pojednostavljena kao sistem koji kontrolira druge sisteme kako bi se dostigao željeni stanje. Postoji različitih vrsta upravljačkih sistema, koje se mogu široko kategorizovati kao linearni upravljački sistemi ili nelinearni upravljački sistemi. Ove vrste upravljačkih sistema su detaljno raspravljane ispod.
Linearni upravljački sistemi
Da bismo razumeli linearni upravljački sistem, trebalo bi prvo da razumemo princip superpozicije. Princip superpozicije uključuje dva važna svojstva i objašnjavaju se ispod:
Homogenost: Sistem se smatra homogenim, ako pomnožimo ulaz sa nekom konstantom A, tada će i izlaz biti pomnožen istom vrednošću konstante (tj. A).
Aditivnost: Pretpostavimo da imamo sistem S i da mu davamo ulaz a1 prvi put i dobijamo izlaz b1 odgovarajući ulazu a1. Drugi put davamo ulaz a2 i dobijamo izlaz b2.
Sada, pretpostavimo da ovaj put davamo ulaz kao zbir prethodnih ulaza (tj. a1 + a2) i da za taj ulaz dobijamo izlaz (b1 + b2) tada možemo reći da sistem S prati svojstvo aditivnosti. Sada smo u stanju da definišemo linearni upravljački sistemi kao one vrste upravljačkih sistema koje prate princip homogenosti i aditivnosti.
Primeri linearnih upravljačkih sistema
Razmotrimo čisto otpornu mrežu sa konstantnim DC izvorom. Ova kola prati princip homogenosti i aditivnosti. Svi neželjeni efekti su zanemareni i pretpostavljajući idealno ponašanje svakog elementa u mreži, kažemo da ćemo dobiti linearnu napon i strujnu karakteristiku. Ovo je primer linearnog upravljačkog sistema.
Nelinearni upravljački sistemi
Možemo jednostavno definisati nelinearni upravljački sistem kao upravljački sistem koji ne prati princip homogenosti. U stvarnom životu, svi upravljački sistemi su nelinearni sistemi (linearni upravljački sistemi postoje samo u teoriji). Opisna funkcija je aproksimativna procedura za analizu određenih problema nelinearnog upravljanja.
Primeri nelinearnih sistema
Dobro poznati primer nelinearnog sistema je magnetizacijska kriva ili kriva bez opterećenja DC mašine. Kratko ćemo diskutovati o krivoj bez opterećenja DC mašina ovde: Kriva bez opterećenja daje nam odnos između fluksa u vazdušnoj praznini i mmf bobinice polja. Iz date krive je jasno da na početku postoji linearna veza između mmf bobinice i fluksa u vazdušnoj praznini, ali nakon toga dolazi nasitnjenje koje pokazuje nelinearno ponašanje krive ili karakteristike nelinearnog upravljačkog sistema.
Analogni ili kontinualni sistem
U ovim vrstama upravljačkih sistema, imamo kontinualni signal kao ulaz u sistem. Ovi signali su kontinualne funkcije vremena. Možemo imati različite izvore kontinualnih ulaznih signala, poput sinusoidnog tipa izvora signala, kvadratnog tipa izvora signala; signal može biti u obliku kontinualnog trougla itd.
Digitalni ili diskretni sistem
U ovim vrstama upravljačkih sistema, imamo diskretni signal (ili signal može biti u obliku impulsa) kao ulaz u sistem. Ovi signali imaju diskretni interval vremena. Možemo pretvoriti različite izvore kontinualnih ulaznih signala, poput sinusoidnog tipa izvora signala, kvadratnog tipa izvora signala itd. u diskretni oblik koristeći prekidač.
Sada, postoje različite prednosti diskretnih ili digitalnih sistema nad analognim sistemima i ove prednosti su navedene ispod:
Digitalni sistemi mogu efektivnije rukovati nelinearnim upravljačkim sistemima nego analogni tipovi sistema.
Potreba za energijom u slučaju diskretnog ili digitalnog sistema je manja u poređenju sa analognim sistemima.
Digitalni sistem ima veću tačnost i može lako izvršiti razne složene izračunavanja u poređenju sa analognim sistemima.
Pouzdanost digitalnog sistema je veća u poređenju sa analognim sistemom. Takođe imaju mali i kompaktni oblik.
Digitalni sistem radi na logičkim operacijama što povećava njihovu tačnost mnogo puta.
Gubitci u slučaju diskretnih sistema su manji u poređenju sa analognim sistemima opšte.
Jedan ulaz jedan izlaz sistemi
Ovi sistemi su takođe poznati kao SISO tip sistema. U ovom sistemu, sistem ima jedan ulaz za jedan izlaz. Različiti primeri ovog tipa sistema mogu uključivati kontrolu temperature, sistem kontrole pozicije, itd.
Multilpe ulaze višestruki izlazi sistemi
Ovi sistemi su takođe poznati kao MIMO tip sistema. U ovom sistemu, sistem ima više izlaza za više ulaza. Različiti primeri ovog tipa sistema mogu uključivati PLC tip sistema itd.
Koncentrisani parametri sistem
U ovim vrstama upravljačkih sistema, različiti aktivni i pasivni komponenti se pretpostavljaju da su koncentrisani u jednoj tački, stoga se ovi sistemi nazivaju koncentrisanim parametarskim tipom sistema. Analiza takvih sistema je vrlo jednostavna i uključuje diferencijalne jednačine.
Raspodeljeni parametri sistem
