4. maruza Texnolognk jarayonlarning boshqarish obekti sifatidagi sinflanishi

4. maruza Texnolognk jarayonlarning boshqarish obekti sifatidagi sinflanishi.
Reja :
1.
Asosiy tushunchalar, terminologiya va avtomatik boshqarish sistemalari
xarakteristikasi.
2.
Texnolognk jarayonlarning boshqarish obekti sifatida
Texnolognk jarayonlarning boshqarish obekti sifatidagi sinflanishi Har qanday
avtomatik boshqarish sistemasi (ABS) ikkita asosiy qismdan iborat bo'lib, ular
boshqarish obyekti va boshqarish qurilmasi deyiladi. Umumiy holda, boshqarish
obyekti sifatida tirik organizmlar, insonlar jamoasi, sanoat korxonalari, alohida
sexlar, agregatlar va boshqalar bo'lishi mumkin. Ushbu kursda faqat texnik obyektlar
ko‘rib chiqiladi va shuning uchun boshqarish obyekti deganda boshqarilishi lozim
bo‘lgan jarayonni amalga oshiradigan texnik qurilmalar tushuniladi. Obyekt
sifatida soddaroq bo‘lgan boshqarish sistemasi ham ko‘rib chiqilishi mumkin.
Obyekt holati, uning ishlash rejimi tashqi muhitning obyektga va boshqarish
qurilmasiga ta’sirini hamda obyektning o‘zida yuz beruvchi jarayonni xarakterlovchi
qator fizik kattaliklar bilan aniqlanadi. Ulardan ba’zilari ish jarayonida o'lchanadi va
nazorat qilinadigan kattaliklar deyiladi, boshqalari esa o'lchanmaydi va nazorat
qilinmaydigan kattaliklar deyiladi, lekin ular obyekt ishlashiga ta’sir ko‘rsatadi [ 1 —
4, 8]. Obyektga boshqarish qurilmasi orqali ishlab chiqilgan yoki inson tomonidan
beriladigan ta’sir boshqaruvchi ta’sir (kattalik) deyiladi, boshqarish sistemasiga
bog'liq bo‘lmagan ta'sirlar toydiruvchilar deyiladi. Toydiruvchi ta’sirlami ikkita
turga bo‘lish mumkin: yuklama va xalaqitlar. Yuklama odatda obyektning boshqa
o‘zgaruvchan parametrlariga, vaqtga, obyektning ish jarayoni va texnologik
protsess bilan bogiiq boiadi va uni bartaraf qilib boimaydi. Xalaqitlar kutilmagan
hodisalar bilan bogiiq boiadi va ulaming har qanday kamayishi obyekt ishini
yaxshilaydi. Obyekt holatini xarakterlovchi, nazorat qilinadigan va ular orqali
boshqarishni amalga oshirish mumkin boigan kattaliklar boshqariluvchi yoki
rostlanuvchi kattaliklcir deyiladi.
Ko‘rib o‘tilgan barcha kattaliklami obyektlami o‘rganish paytida tez
tushunib olish mumkin. Masalan, elektr generatorining ishlash rejimi
kuchlanish, qo‘zg‘atish toki, yuklama toki, aylanish chastotasi bilan
xarakterlanadi. Bu yerda generator kuchlanishi - rostlanadigan kattalik,
qo‘zg‘atish toki - boshqamvchi ta’sir, yuklama toki va aylanishlar chas-
totasi - tashqi ta’sirlardir.
Umumiy holda boshqarish obyekti l.l,a va b - rasmlarda
ko‘rsatilgan sxemalar ko‘rinishida berilishi mumkin. Bu yerda boshqa-
ruvchi ta’sirlaming to‘plami X={xi, x2,..., xn} vektori, boshqariladigan
kattaliklarining Y={y!, y2,.„, ym} vektori, nazorat qilinadigan tashqi
ta’sirlar to‘plami Z={zl5 z2, ... z j vektori va nazorat qilinmaydigan
tashqi ta’sirlar F={fi, f2, ... 4} vektori bilan belgilanadi.
Agar obyektning matematik tavsifi ma’lum bo‘lsa, u holda tashqi
ta'sirlami boshqariladigan kattaliklar bilan bog'laydigan tenglamalar
sistemasi ham ma’lum bo‘ladi. Shuning uchun berilgan X, Z, F tashqi
ta'sirlar bo‘yicha Y chiqish kattaligini aniqlash mumkin.
Agar obyekt bitta boshqariladigan va bitta boshqaruvchi kattalik
bilan xarakterlansa, ya’ni X va Y vektorlar bittadan koordinataga ega
bo‘lsa, obyekt oddiy va bir bog'lanishli deyiladi.
Agar bir nechta boshqaruvchi va boshqariladigan kattaliklar mavjud
bo‘lsa, obyekt ko‘p bogianishli deyiladi.
Har bir boshqarish obyektining ishi statika va dinamika rejimlarda
ko‘rib chiqilishi mumkin. Statik rejimlarda X, Z, F tashqi ta'sirlar
vaqtga bog'liq boMmagan o‘zgarmas kattaliklar bo‘ladi va obyekt bosh-
qariladigan ta’sirlami bu ta’sirlarga bog‘liqligi Y = Y {X, Z, F} ifoda bi-
lan tavsiflanadi.
Agar sistemani chiziqli differensial tenglamalar sistemasi bilan
tavsiflash mumkin bo‘lsa, u holda obyekt chiziqli deyiladi. Obyekt
nochiziqli differensial tenglamalar sistemasi bilan tavsiflansa, u
nochiziqli (chiziqli emas) bo‘ladi.
Avtomatik boshqarish va rostlash nazariyasida boshqariladigan
kattalikning (Y) boshqaruvchi ta'sirga (X) bogMiqlik grafigi katta
ahamiyatga ega va bu bog'liqlik boshqarishning statik xarakteristikasi
deyiladi. Har qanday toydiruvchi ta'sir X va Y orasidagi bu fiinksional
bogManishni o‘zgartirishga harakat qiladi.
Boshqarish xarakteristikasi y, =y,(xk) monoton o‘suvchi, monoton
kamayuvchi va ekstremal boMishi mumkin. 1.2 - rasmda bunga misollar
keltirilgan.
Agar Qy/dxt ifodasi o‘z ishorasini o‘zgartirmasa, boshqarish
xarakteristikalari monoton o‘suvchi yoki monoton kamayuvchi boMadi
(1.2,a,b - rasm). Boshqaruv kattaligining bir nechta va odatda optimal
xk = xkop: qiymatlarida boshqarish xarakteristikasi o‘z ishorasini
o‘zgartiradi va ekstremal boMadi (1.2,d — rasm).
muvozanat holatiga qaytib kelmaydi. Neytral obyektlarda esa tashqi
ta’sir tugagandan so‘ng dastlabkidan farqli va qo‘yiIgan ta'sirga bog‘liq
bo‘lgan yangi muvozanat holati yuzaga keladi.
Barqarorlikni tushuntirish maqsadida turli holatdagi sharlami ko‘rib chiqamiz.
Birinchi holda (1.3,a - rasm) chuqurda joylashgan shar biron tashqi
ta'sir orqali qo‘zg‘atilsa, u doim dastlabki holatiga qaytib keladi.
Demak, bu sistema barqaror bo‘ladi.
Ikkinchi holda esa tepalikning yuqori nuqtasiga joylashtirilgan shar
(1.3,b - rasm) har qanday kichik ta'sirdan so‘ng dastlabki muvozanat
holatiga qaytib kelmaydi. Shuning uchun bu holat nobarqaror sistemaga
misol bo'ladi.
Neytral sistemaga esa gorizontal tekislikda turgan shar misol bo‘la
oladi (1.3,d - rasm). Chunki har qanday tashqi ta'sir ostida shar
oldingidan farqli bo‘lgan muvozanat holatlariga (shtrixlangan holat)
erishishi mumkin.
Bitta obyektning o‘zi ham ishlash rejimiga bog‘liq holda barqaror,
nobarqaror va neytral holatlarda bo'lishi mumkin. Masalan, asinxron
elektr motori (uning mexanik xarakteristikasini eslang) sirg'alishning
qiymati kritik qiymatdan kichik bo‘lganda aylanish chastotasiga
nisbatan barqaror bo‘ladi va sirg'alish kritik qiymatidan katta boMganda
nobarqaror bo‘ladi. Agar valning burilish burchagini boshqariladigan
kattalik sifatida qabul qilsak, u holda motor neytral obyekt bo‘ladi.
Oddiy boshqarish obyekti misoli tariqasida gidravlik rezervuami
(1.4,a - rasm) ko‘rib chiqamiz. Boshqaruvchi ta’sir x sifatida suvning
rezervuarga oqib kirish tezligi Q; boshqariladigan kattalik -
rezervuardagi suvning sathi N, toydiruvchi ta’sir esa rezervuardagi
suvning sarfi G hisoblanadi [3,4].
Agar suv sarfi nasos bilan amalga oshirilib, rezervuardagi suvning
sathiga bog‘liq bo'lmasa, u holda Q, N, G kattaliklari orasida
quyidagicha bog‘liqlik yozilishi mumkin:
bu yerda: 5 - rezervuaming ko‘ndalang kesim yuzasi.
Yuqoridagi (1.1) tenglama obyektning matematik tavsifi deyiladi.
Ko‘rib chiqilayotgan obyekt neytral, chunki suvning rezervuarga
oqib kirish tezligining (Q) qisqa paytdagi oshishi rezervuardagi suv
sathining (N) ko‘tarilishiga, ya'ni sistemaning yangi muvozanat holatiga
erishishiga olib keladi.Obyektni boshqarish'xarakteristikasi monotonligini oson
tushunib olish mumkin, chunki suvning rezervuarga oqib kirish tezligining (Q)
oshishi dH/dt ifodasining ko‘payishiga olib keladi, natijada obyekt
xarakteristikasi monoton boladi. Agar nasosni ventil bilan almashtirsak (1.4,b - rasm)
va suv sarfi G va uning rezervuardagi sathi H o‘zaro G = k-H chiziqli bogManish orqali
bogMangan deb qabul qilsak, u holda rezervuar tenglamasi quyidagi
ko'rinishga ega boladi:
va u monoton statik boshqarish xarakteristikasiga ega bo‘lgan barqaror
obyekt boladi.
Nazorat savollari:
1. Avtomatik boshqarish sistemasi deb nimaga aytiladi?
2. Avtomatik rostlash sistemasi deb nimaga aytiladi?
3. Avtomatik boshqarish obyekti deb nimaga aytiladi?
Obyektlarga misollar keltiring.
4. Avtomatik boshqarish obyektlariga boMadigan qanday ta’sirlami
bilasiz?
5. Qanday obyekt barqaror deyiladi?
|