csak azt akartam, hogy a dolgok egy kicsit világosabb itt, mert úgy tűnik, hogy az ötlet a nyílt hurok/zárt hurok/előre átviteli függvény van egy kicsit rejtélyes, és nem tűnik pontos, bár ez tényleg.
ha van egy dinamikus rendszer input \ $u(s)\$, output \ $y(s)\$ definiálva:$ $ \ frac{y(s)}{u(s)} = G (s)$$
az átviteli függvényekkel leírt dinamikus rendszerek idealizáltak, általánosítottak és elvontak, sok különböző rendszer leírható ugyanazzal az átviteli függvénnyel. Az átviteli funkcióból ideális esetben mindent megtudhat, amit tudnia kell a rendszerről a vezérlőmérnök szempontjából, de ez gyakran nem így van.Az átviteli funkciók stabilak és instabilak lehetnek:
- stabil – minden pólus negatív
- egyenáramú motor (tengelysebesség, armatúra áram)
- szobahőmérséklet…
- instabil-legalább egy pólus pozitív vagy egyenlő nulla
- fordított inga
- labda a lemezen
- Segway, Onewheel,..
általában az átviteli függvény viselkedése, pólusai és nullái, időállandói és jellemző frekvenciái különböznek, akkor azt szeretné, hogy legyenek, és ezért szükség van egy vezérlőre. Kétféle vezérlés alkalmazható a fent definiált fizikai rendszerre:
- nyílt hurkú vezérlés
- zárt hurkú vezérlés
nyílt hurkú vezérlés
a nyílt hurkú vezérlési eljárás nem támaszkodik a szabályozott változók mérésére, és feltételezi, hogy a rendszer viselkedése jól ismert és determinisztikus, ezért anélkül szabályozható, hogy tudnánk, mi történik a kimeneti értékkel \$y(s)\$.
a teljes nyílt hurkú átviteli függvény(más néven továbbítási funkció) már nem a bemenet \$u(s)\$ és a kimenet \$R(s)\$ és \$y (s)\$: $$ \frac{y(S)} {r(s)} = C(S) G(S)$$
a vezérlő\$c(s) \$pólusaival és nulláival beállíthatja a teljes rendszer viselkedését, sőt elméletileg stabilizálhatja. Elméletileg a nyílt hurkú eljárás tökéletes vezérlője a következő lenne:$$ C (s) = \frac{1}{G (s)} $$
de ami elméletileg történik, az az, hogy a rendszerek bizonytalan sztochasztikus zavarokkal rendelkeznek \$d(s)\$, amit nem lehet előre látni. És ami még fontosabb, mérés nélkül nem lehet kompenzálni. Ezek a zavarok lehetnek egyszerű mérési zajok, de sokkal bonyolultabbak és károsabbak is.
a rendszer sztochasztikus részeinek kompenzálásához valamilyen mérést kell bevezetnie. Ezért “be kell zárnia a vezérlőhurkot”.
zárt hurkú vezérlés
a zárt hurkú vezérlés mindenütt megtalálható, és jól leírt és dokumentált szintézis eljárásokkal és elemzési keretekkel rendelkezik. A következő kép egyszerű általános zárt hurkú blokkdiagramot mutat.
a zárt hurok teljes átviteli függvénye így származik:$ $ d (s) = 0 $ $ $ $ $ y(s) = \BigC(s)G (s) $ $ $ $ y (s) \ Nagy = r (s) C (s)G (s) $ $ $ $ \ frac{y(s)}{r(s)} = \frac{C(s)G(S)}{1 + C(s)G (s))} $$
általában a vezérlő \$C(s)\$ tervezésekor a nyitott hurok átviteli függvény pólusait és nulláit állítja be, Bode plot, Nyquist plot, root locus, kompenzációs algoritmusok, hurok alakítás és hasonlók használatával.
ennek legegyszerűbb módja, ha megnézzük a zárt hurkú átviteli függvény nevezőjét.$$ 1 + C(s)G (s) = 1 + g_{open\,loop}$$amit általában akkor csinálsz, ha van átviteli függvényed, az az, hogy értékeled a nevező gyökereit – a pólusokat. Ha szeretné tudni, hogy mi lesz az új átviteli függvény viselkedése, akkor meg kell oldania az egyenletet:$$ 1 + C(s)G (s) = 0 $$
azáltal, hogy a pólusok és nullák a zárt hurok átviteli funkció megfelelő lesz képes megúszni egy csomó bizonytalan és sztochasztikus hatások a rendszerben, mint például:
- ismeretlen zavarok
- ismeretlen paraméterek
- ismeretlen dinamika
- rendszer nemlinearitás
megpróbálhat néhány oktatóanyagot követni, hogy jobban megértse, mi az eljárás, és mit nyer a zárt hurkú módszer használatával.A Mathworks oktatóanyagok nagyszerűek ezekre a célokra.