Typer av styrsystem | Linjära och icke-linjära styrsystem

Ett reglersystem är ett system av enheter som hanterar, befaller, leder eller reglerar beteendet hos andra enheter för att uppnå ett önskat resultat. Med andra ord kan definitionen av ett reglersystem förenklas till ett system som kontrollerar andra system för att nå en önskad tillstånd. Det finns olika typer av reglersystem, som kan indelas i linjära reglersystem eller icke-linjära reglersystem. Dessa typer av reglersystem diskuteras i detalj nedan.

Linjära reglersystem

För att förstå linjärt reglersystem bör vi först förstå superpositionens princip. Superpositionssatsens princip inkluderar två viktiga egenskaper och de förklaras nedan:
Homogenitet: Ett system sägs vara homogent om vi multiplicerar inmatningen med en konstant A så kommer utmatningen också att multipliceras med samma värde av konstant (dvs. A).
Additivitet: Antag att vi har ett system S och ger inmatningen till detta system som a1 första gången och får utmatningen som b1 motsvarande inmatningen a1. Andra gången ger vi inmatningen a2 och får utmatningen b2.

Nu antar vi att vi ger inmatningen som en summa av tidigare inmatningar (dvs. a1 + a2) och motsvarande denna inmatning får vi utmatningen (b1 + b2) då kan vi säga att systemet S följer additivitetsegenskapen. Nu kan vi definiera linjära reglersystem som de typerna av reglersystem som följer principen om homogenitet och additivitet.

Exempel på linjärt reglersystem

Tänk på ett rent resistivt nätverk med en konstant DC-källa. Detta krets följer principen om homogenitet och additivitet. Alla oönskade effekter ignoreras och under antagande om idealiskt beteende för varje element i nätverket, säger vi att vi kommer att få linjära spännings- och ströms-egenskaper. Detta är ett exempel på ett linjärt reglersystem.

Icke-linjära reglersystem

Vi kan enkelt definiera ett icke-linjärt reglersystem som ett reglersystem som inte följer principen om homogenitet. I verkligheten är alla reglersystem icke-linjära system (linjära reglersystem existerar bara i teorin). Den beskrivande funktionen är en approximativ procedur för att analysera vissa icke-linjära reglerproblem.

Exempel på icke-linjärt system

Ett välkänt exempel på ett icke-linjärt system är en magnetiseringkurva eller tomgångskurva för en DC-maskin. Vi kommer att kortfattat diskutera tomgångskurvor för DC-maskiner här: Tomgångskurvan ger oss relationen mellan luftgapets flöde och fältdrivningsmmf. Det är mycket tydligt från kurvan nedan att i början finns det en linjär relation mellan drivningsmmf och luftgapets flöde, men efter detta kommer mättnad vilket visar det icke-linjära beteendet hos kurvan eller egenskaperna hos icke-linjärt reglersystem.

Analogt eller kontinuerligt system

I dessa typer av reglersystem har vi ett kontinuerligt signal som indata till systemet. Dessa signaler är kontinuerliga funktioner av tiden. Vi kan ha olika källor till kontinuerlig indata, som sinusformade signaler, kvadratiska signaler, triangulära signaler osv.

Digitalt eller diskret system

I dessa typer av reglersystem har vi en diskret signal (eller signal kan vara i form av pulser) som indata till systemet. Dessa signaler har en diskret tidsintervall. Vi kan konvertera olika källor av kontinuerlig indata, som sinusformade signaler, kvadratiska signaler osv, till en diskret form med hjälp av en växel.
Nu finns det olika fördelar med diskreta eller digitala system över analoga system och dessa fördelar anges nedan:

1. Digitala system kan hantera icke-linjära reglersystem mer effektivt än analoga system.

2. Effektbehovet i fall av ett diskret eller digitalt system är mindre jämfört med analoga system.

3. Digitala system har en högre noggrannhet och kan utföra komplexa beräkningar enklare än analoga system.

4. Tillförlitligheten hos digitala system är större än för analoga system. De har också en liten och kompakt storlek.

5. Digitala system fungerar med logiska operationer vilket ökar deras noggrannhet många gånger.

6. Förluster i fall av diskreta system är generellt sett mindre än för analoga system.

Enkel inmatning enkel utmatningssystem

Dessa är också kända som SISO-typ av system. Här har systemet en enda inmatning för en enda utmatning. Olika exempel på detta typ av system kan inkludera temperaturkontroll, positionsreglersystem osv.

Flera inmatningar flera utmatningssystem

Dessa är också kända som MIMO-typ av system. Här har systemet flera utmatningar för flera inmatningar. Olika exempel på detta typ av system kan inkludera PLC-typsystem osv.

Lumpad parameter system

I dessa typer av reglersystem antas de olika aktiva och passiva komponenterna vara koncentrerade vid en punkt, och därför kallas dessa för lumpade parametertyper av system. Analys av sådana system är mycket enkelt, vilket inkluderar differentialekvationer.

Fördelade parameter system

I dessa typer av reglersystem, antas de olika aktiva (som induktorer och kondensatorer) och passiva parametrarna (resistorer) vara fördelade jämnt längs längden, och därför kallas dessa för fördelade parametertyper av system. Analys av sådana system är något svårare, vilket inkluderar partiella differentialekvationer.

Uttryck: Respektera det urs