jen jsem chtěl, aby se věci trochu jasnější zde, protože se zdá, že myšlenka open loop / closed loop / forward přenosové funkce má trochu mystifikované a nezdá se přesné, i když to opravdu je.
pokud máte dynamický systém se vstupem \$u (s)\$, výstup \$y (s)\$ definovaný jako:$ $ \ frac{y (s)} {U(S)} = G (s)$$
Dynamické systémy popsané pomocí přenosových funkcí jsou idealizovány, zobecněny a abstrahovány, lze popsat mnoho různých systémů se stejnou přenosovou funkcí. Z funkce přenosu můžete v ideálním případě zjistit vše, co potřebujete vědět o systému z pohledu řídícího inženýra, ale často tomu tak není.Přenosové funkce mohou být stabilní a nestabilní:
- stabilní-všechny póly jsou záporné
- stejnosměrný motor (rychlost hřídele, proud kotvy)
- pokojová teplota…
- nestabilní-alespoň jeden pól je kladný nebo rovný nule
- obrácené kyvadlo
- míč na desce
- Segway, jedno kolo,..
obecně platí, že chování přenosové funkce, póly a nuly, časové konstanty a charakteristické frekvence se liší, pak chcete, aby byly, a proto potřebujete řadič. Existují dva typy řízení, které můžete použít pro fyzický systém definovaný jako výše uvedený:
- řízení s otevřenou smyčkou
- řízení s uzavřenou smyčkou
řízení s otevřenou smyčkou
řízení s otevřenou smyčkou se nespoléhá na měření řízených proměnných a předpokládá, že chování systému je dobře známé a deterministické, proto může být řízeno bez znalosti toho, co se stane s výstupní hodnotou \$y (s)\$.
kompletní funkce přenosu v otevřené smyčce(známá také jako funkce přenosu vpřed) již není mezi vstupem \$u(s)\$ a výstupem \$y(s)\$ ale hodnota nastavené hodnoty výstupu \$r (S)\$ A \$y(s)\$:$$ \frac{y(s)} {r(S)} = C(s) G(s)$$
s póly a nulami regulátoru \$C(S)\$ můžete naladit chování celého systému, dokonce jej teoreticky stabilizovat. Teoreticky by dokonalým regulátorem postupu otevřené smyčky byl:$$ C (s) = \frac{1}{G (s)} $$
teoreticky se však stane, že systémy mají nejisté stochastické poruchy \$d(s)\$, které nemůžete předvídat. A co je důležitější, nemůžete kompenzovat bez měření. Tyto poruchy mohou být jednoduché jako měření hluku, ale může být mnohem složitější a škodlivé.
abyste mohli kompenzovat části stochastických částí systému, budete muset zavést nějaký druh měření. A proto musíte „zavřít ovládací smyčku“.
řízení s uzavřenou smyčkou
řízení s uzavřenou smyčkou je všude a má dobře popsané a zdokumentované postupy syntézy a analytické rámce. Následující obrázek ukazuje jednoduchý obecný blokový diagram uzavřené smyčky.
kompletní přenosová funkce uzavřené smyčky je odvozena takto:$ $ d (s) = 0 $ $ $ $ $ y (s) = \BigC (s)G (S) $ $ $ $ $ y (S)\Big = r (s) C(s)G(s) $ $ $ $ $ \frac{y(s)}{r (s)} = \ frac{C(s)G(s)}{1 + C (S)G (s)} $$
obvykle při navrhování regulátoru \$C(s)\$ nastavujete póly a nuly funkce přenosu otevřené smyčky pomocí Bode plot, Nyquist plot, root locus, kompenzační algoritmy, tvarování smyčky a podobně.
nejjednodušší způsob, jak to pochopit, je, když se podíváte na jmenovatele funkce přenosu uzavřené smyčky.$$ 1 + C (s)G (s) = 1 + G_{open\, loop}$$co obvykle děláte, když máte přenosovou funkci, je to, že hodnotíte kořeny jmenovatele-póly. Pokud chcete vědět, jaké bude chování vaší nové funkce přenosu, musíte vyřešit rovnici:$$ 1 + C (s)G (s) = 0 $$
správným umístěním pólů a nul funkce přenosu uzavřené smyčky se budete moci dostat pryč s mnoha nejistými a stochastickými vlivy v systému, jako například:
- neznámé poruchy
- neznámé parametry
- Neznámá dynamika
- nelinearita systému
můžete se pokusit sledovat některé návody, abyste lépe pochopili, jaké jsou postupy a co získáte z použití metody uzavřené smyčky.Mathworks návody jsou skvělé pro tyto účely.