chciałem tylko wyjaśnić to nieco bardziej, ponieważ wydaje się, że idea funkcji open loop/closed loop/forward transfer jest nieco tajemnicza i nie wydaje się dokładna, mimo że tak naprawdę jest.
jeśli masz system dynamiczny z wejściem \$u (S)\$, wyjście \$y (s) \ $ zdefiniowane jako:$ $ \ frac{y (S)} {u(S)} = G(s)$$
układy dynamiczne opisane za pomocą funkcji transferu są wyidealizowane, uogólnione i abstrakcyjne, wiele różnych systemów można opisać za pomocą tej samej funkcji transferu. Z funkcji transferu możesz idealnie dowiedzieć się wszystkiego, co musisz wiedzieć o systemie z punktu widzenia inżyniera sterowania, ale często tak nie jest.Funkcje transferu mogą być stabilne i niestabilne:
- stabilny-wszystkie bieguny są ujemne
- silnik PRĄDU STAŁEGO (prędkość wału, prąd zwory)
- temperatura pokojowa…
- niestabilny-co najmniej jeden biegun jest dodatni lub równy zeru
- wahadło odwrócone
- kulka na płytce
- .
ogólnie zachowanie funkcji transferu, bieguny i zera, stałe czasu i charakterystyczne częstotliwości są różne, niż chcesz, aby były i dlatego potrzebujesz kontrolera. Istnieją dwa rodzaje kontroli, które można zastosować do systemu fizycznego zdefiniowanego jako powyższy:
- Sterowanie w otwartej pętli
- Sterowanie w zamkniętej pętli
sterowanie w otwartej pętli
procedura sterowania w otwartej pętli nie opiera się na pomiarach kontrolowanych zmiennych i zakłada, że zachowanie systemu jest dobrze znane i deterministyczne, dlatego może być kontrolowane bez wiedzy, co dzieje się z wartością wyjściową \$y(s)\$.
pełna funkcja transferu w otwartej pętli(znana również jako funkcja transferu do przodu) nie znajduje się już pomiędzy wejściem \$U(S)\$ a wyjściem \$y(s)\$, ale wartość punktu (odniesienia) wyjścia \$R(S)\$ I \$y(s)\$:$$ \frac{y(S)}{r(S)} = C(S)G(s)$$
z biegunami i zerami kontrolera \$c(s)\$ możesz dostroić zachowanie całego systemu, nawet ustabilizować go w teorii. Teoretycznie doskonałym kontrolerem procedury otwartej pętli byłby:$$ C (s) = \ frac{1}{G (s)} $$
ale w teorii dzieje się tak, że systemy mają niepewne zaburzenia stochastyczne \$D(S)\$, których nie można przewidzieć. A co ważniejsze, nie można kompensować bez pomiaru. Zakłócenia te mogą być proste jak hałas pomiarowy, ale mogą być znacznie bardziej skomplikowane i szkodliwe.
aby móc kompensować części stochastycznych części systemu, musisz wprowadzić pewien rodzaj pomiaru. I dlatego trzeba „zamknąć pętlę sterowania”.
sterowanie W Pętli Zamkniętej
Sterowanie W pętli zamkniętej jest wszędzie i ma dobrze opisane i udokumentowane procedury syntezy i ramy analizy. Poniższy obrazek przedstawia prosty ogólny schemat blokowy pętli zamkniętej.
pełna funkcja transferu pętli zamkniętej jest wyprowadzona w ten sposób:$$ 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)} $$
Zwykle podczas projektowania kontrolera \$c(s)\$ ustawiasz bieguny i zera funkcji transferu otwartej pętli, używając wykresu Bode ’ a, wykresu Nyquista, locus root, algorytmów kompensacji, kształtowania pętli i podobnych.
najprostszym sposobem na zrozumienie tego jest przyjrzenie się mianownikowi funkcji transferu w pętli zamkniętej.$$ 1 + C (s)G (S) = 1 + g_{open\,loop}$$to, co zwykle robisz, gdy masz funkcję transferu, to obliczanie pierwiastków mianownika – biegunów. Jeśli chcesz wiedzieć, jakie będzie zachowanie Twojej nowej funkcji transferu, musisz rozwiązać równanie:$$ 1 + C (s)G (s) = 0 $$
poprzez prawidłowe umieszczenie biegunów i zer funkcji transferu zamkniętej pętli będziesz w stanie uciec od wielu niepewnych i stochastycznych wpływów w systemie, takich jak:
- nieznane zakłócenia
- nieznane parametry
- nieznana dynamika
- Nieliniowość systemu
możesz spróbować wykonać kilka samouczków, aby lepiej zrozumieć, jakie są procedury i co zyskujesz dzięki zastosowaniu metody zamkniętej pętli.Tutoriale Mathworks są świetne do tych celów.