jaký je rozdíl mezi funkcí dopředného přenosu a funkcí přenosu s uzavřenou smyčkou?

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,..

diagram

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)\$.

zde zadejte popis obrázku

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.

zde zadejte popis obrázku

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.

zde zadejte popis obrázku

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.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.