Vad är on off reglering
Reglerteknik
Reglerteknik existerar enstaka uppsättning metoder på grund av för att styra ett aktuator baserat vid mätvärden ifrån ett alternativt flera sensorer, därför för att ett kroppslig betydelse når nära en önskat börvärde. en enkelt modell vid en reglersystem existerar enstaka termostat, var värmetillförseln styrs således för att temperaturen inom enstaka område bör nå detta börvärde likt användaren äger ställt in.
Ofta används ett regulator till regleringen från en struktur. Reglertekniken äger traditionellt utvecklats kring tekniska struktur samt processer, ofta inom industrin, dock existerar även tillämpbar inom andra områden likt vetenskapen om resurserhandel och finans samt läkemedel. Reglerteknik existerar en forskningsområde nära flera tekniska högskolor.
Inom Artificiell intelligens kallas en reglersystem på grund av enstaka smart eller klok agent.
Ett centralt term inom reglerteknik existerar återkoppling. för att nyttja sig från återkoppling benämns ofta reglering, samt motsatsen - för att ej nyttja sig från återkoppling - benämns ofta styrning.
Reglerproblemet
[redigera | redigera wikitext]Reglerproblem kunna beskrivas tillsammans en struktur alternativt enstaka process liksom äger styrsignaler, mätsignaler, störningar samt mätfel, var ett viss reglerstorhet bör följa enstaka referenssignal.[1] Mindre formellt är kapabel detta uttryckas såsom för att styrsignalerna mot en struktur bör väljas sålunda för att systemet (och därmed ofta dess utsignaler) beter sig vid en visst sätt, trots störningar såsom påverkar systemet.[2] för att erhålla systemet för att bygga sig vid en visst sätt kunna formuleras genom för att definiera enstaka reglerstorhet, liksom man sedan ställer krav vid alternativt äger önskemål kring.
- Mätsignaler (till modell mätvärdet ifrån enstaka temperaturgivare) existerar dem insignaler mot systemet liksom förmå väljas.
- Störningar existerar dem insignaler/yttre påverkningar mot systemet liksom ej är kapabel väljas dock ta hänsyn till.
- Styrsignaler (även kallade utsignaler). Utsignalen kunna typiskt bestå från förstärkning gånger mätfel.
Reglerproblemet löses typiskt tillsammans med enstaka regulator, vilket tar existera vid mätsignalerna samt utifrån detta genererar "bästa möjliga" styrsignal, sålunda för att systemet alternativt processen uppför sig liksom önskat (det önskar yttra reglerstorheten följer referenssignalen).
till för att designa regulatorn finns detta flera, mer alternativt mindre avancerade, metoder, var man är kapabel välja för att rangordna olika typer från attribut hos regleringen. Typiska modell vid olika önskemål till regulatorn är kapabel vara:
- Att följa förändringar inom referenssignalen således snabbt vilket möjligt
- Att undertrycka störningar därför god såsom möjligt ( vid bekostnad från snabb referensföljning)
Exempel
[redigera | redigera wikitext]- Reglering från ett vattentank.
till ett vattentank var tillströmning bestäms från "någon annan" (till modell nederbörd), var utflödet förmå styras tillsammans hjälp från ett ventil, samt var detta finns en önskemål angående för att hålla vattennivån (som oss är kapabel mäta tillsammans ett viss precision) mot en visst värde vilket enstaka operatör anger, är kapabel signalerna tolkas vilket följande: Styrsignal - läget vid utsläppsventilen, Mätsignal - Den uppmätta vattennivån (inklusive mätfel), Reglerstorhet - Vattennivån (utan mätfel), Störning - tillströmning mot tanken.
denna plats kunna detta möjligen existera viktigare för att förändringar inom tillströmning regleras försvunnen snabbt (så för att den ej svämmar ovan angående detta börjar regna) än för att snabbt följa operatörens önskemål ifall vattennivå (det önskar yttra störningsundertryckning prioriteras före referensföljning).
- Temperaturreglering inom en lokal.
till en utrymme tillsammans med en elektriskt element (där spänningen vid elementet förmå väljas) samt detta finns en önskemål angående enstaka viss temperatur (som förmå bli mättad tillsammans med termometer), dock var antalet människor inom rummet, utomhustemperaturen samt andra möglich värmekällor ej kunna påverkas, kunna signalerna tolkas i enlighet med följande: Styrsignal - spänningen vid elementet, Mätsignal - vad termometern anger, Reglerstorhet - Temperaturen inom rummet, Referenssignal - den önskade temperaturen, Störning - Kroppsvärmen ifrån människor inom rummet, utomhustemperaturen (som läcker in genom väggarna), etc.
denna plats existerar detta möjligen viktigare för att snabbt följa tillsammans med inom förändrade temperaturönskemål (för för att tillfredsställa den likt gav önskemålet) än för att minimera tillfälliga förändringar inom temperaturen då flera människor kommer in inom rummet (det önskar yttra referensföljning prioriteras före störningsundertryckning).
Återkoppling
[redigera | redigera wikitext]Ett centralt term inom reglertekniken existerar återkoppling.
detta innebär för att mätsignalen används på grund av för att besluta styrsignalen, samt man får då en sålunda kallat slutet system. Utan återkoppling fås därför kallad öppen styrning.
Stabilitet
[redigera | redigera wikitext]Ett centralt term inom reglerteknik existerar stabilitet. Flera olika typer från stabilitet är kapabel definieras, samt exempelvis definieras en struktur vanligen liksom insignal- utsignalstabilt (även kallat BIBO-stabilitet) ifall varenda begränsad insignal ger enstaka begränsad utsignal.[2]
Ett modell vid en instabilt struktur existerar enstaka inverterad pendel.
PID-regulatorn
[redigera | redigera wikitext]PID-regulatorn existerar ett vanlig regulatorstruktur inom reglertekniken. Den består från en proportionerligt, en integrerande samt en deriverande element, liksom varenda förmå viktas tillsammans varsin parameter. Varianter utan något alternativt några från dessa element förekommer även, dvs P, PI- samt PD-regulatorer.
inom jämförelse tillsammans flera andra regulatorstrukturer existerar PID-regulatorn ganska lätt, samt existerar väldigt väl använd inom flera fabriksrelaterade tillämpningar.[3] tackar vare dess popularitet äger detta utvecklats flera olika regler till hur man bör välja parametrarna, var Ziegler-Nicholsmetoden existerar ett från dem maximalt väl utspridda.
Beskrivning samt undersökning inom frekvensplanet
[redigera | redigera wikitext]Linjära struktur förmå beskrivas tillsammans med hjälp från differentialekvationer, såsom förmå Laplacetransformeras. dem transformerade ekvationerna benämns inom reglertekniken till överföringsfunktioner, samt existerar en centralt verktyg på grund av frekvensbeskrivningar samt -analys från reglertekniska struktur.
Sambandet mellan in- samt utsignal till en struktur är kapabel då tecknas vid formen Y(s) = G(s)U(s), var G(s) existerar överföringsfunktionen, samt U(s) respektive Y(s) existerar laplacetransformen från in- respektive utsignalen. Rötterna mot nämnarpolynomet inom överföringsfunktionen benämns poler, samt rötterna mot täljarpolynomet benämns nollställen.
ett typisk överföringsfunktion besitter alltså utseendet
där π1, , πn existerar överföringsfunktionens poler, samt ζ1, , ζm existerar överföringsfunktionens nollställen.
Bodediagram
[redigera | redigera wikitext]Bodediagram existerar ett plot, ofta tillsammans med logaritmerade axlar, från (den komplexvärda) överföringsfunktionen G(iω), tillsammans med beloppet |G(iω)| mot vinkelfrekvensen ω inom en diagram, samt argumentet arg(G(iω)) mot ω inom en annat diagram.
Amplituden inom Bodediagram graderas ofta inom enstaka decibelskala, 20log10. inom Bodediagrammet förmå man relativt enkelt utläsa systemets attribut inom frekvensplanet.
Nyquistdiagram
[redigera | redigera wikitext]Nyquistdiagram existerar ett plot från överföringsfunktionen G(iω) inom detta komplexa talplanet, tillsammans vinkelfrekvensen ω likt ett parameter.
tillsammans hjälp från Nyquistkriteriet kunna man utföra vissa utsagor ifall systemets stabilitet.
Nyquistkriteriet
[redigera | redigera wikitext]Nyquistkriteriet existerar enstaka sats såsom ger en samband mellan Nyquistdiagrammet på grund av detta öppna systemet samt stabiliteten hos detta slutna.
(Se figur på grund av begreppen öppet resp slutet system.)
- Antalet poler inom motsats till vänster halvplan mot detta återkopplade systemet existerar lika tillsammans antalet poler inom motsats till vänster halvplan hos detta öppna systemet, plus antalet varv liksom nyquistkurvan omsluter punkten
Egenskaper inom frekvensplanet
[redigera | redigera wikitext]I frekvensplanet kunna man definiera vissa storheter hos systemet, liksom besitter nära samband tillsammans systemets beteende inom tidsplanet.
- Bandbredd. Den högsta vinkelfrekvens på grund av vilken systemet besitter förstärkningen -3 dB. Säger någonting angående hur "snabbt" systemet är.
- Skärfrekvens. Den högsta vinkelfrekvens då systemet besitter förstärkningen 0 dB.
- Amplitudmarginal (eller förstärkningsmarginal). Anger hur många amplitudkurvan (i en Bodediagram) hos detta öppna systemet kunna höjas utan för att detta slutna systemet blir instabilt.
- Fasmarginal.
Anger hur många faskurvan (i en Bodediagram) kunna förskjutas hos detta öppna systemet utan för att detta slutna systemet blir instabilt.
Frekvensbaserade syntesmetoder
[redigera | redigera wikitext]Rotortanalys
[redigera | redigera wikitext]Rotort existerar enstaka analysmetod på grund av för att analysera hur polerna på grund av en struktur förändras då ett (skalär) parameter inom reglerdesignen förändras.
Ett enkelt modell existerar en struktur vilket återkopplas tillsammans med ett proportionell regulator (P-regulator). angående överföringsfunktionen till systemet , samt regulatorn , därför blir överföringsfunktionen till detta återkopplade (slutna) systemet . Rotorten existerar då enstaka utvärdering från hur rötterna mot divisor P(s) + KQ(s) (dvs polerna mot systemet) beror vid parametern K.
Typiskt är kapabel utsagor ifall stabilitet samt "svängighet" hos systemet till olika värden vid K göras utifrån rotortsanalysen.
Lead/Lag-design
[redigera | redigera wikitext]Lead/Lag-design existerar en sätt för att inom frekvensplanet specificera parametrarna på grund av enstaka PID-regulator.
H inf
[redigera | redigera wikitext]existerar ett modern teknik till för att inom frekvensplanet ställa krav vid detta slutna systemet, samt sedan orsaka enstaka regulator utifrån dessa.
Tillståndsbeskrivningar
[redigera | redigera wikitext]Som en alternativ mot frekvensbeskrivning, kunna en struktur tecknas vid tillståndsform. Systemet uttrycks då vid formen
där u samt y existerar in- respektive utsignaler, likt är kapabel artikel vektorvärda.
All upplysning angående systemets nuvarande tillåtelse samlas då inom tillstånden x1, , xn, samt självklart systemets status samt insignalen till den aktuella tidpunkten, förmå utsignalen beräknas (att jämföra tillsammans överföringsfunktionen, var insignalen även på grund av tidigare tidpunkter inom princip behövs på grund av för att behärska besluta utsignalen).
Jämför Markovegenskapen.
Tillstånden inom ett tillståndsbeskrivning förmå ofta väljas därför för att dem motsvarar fysikaliska storheter hos systemet (till modell position samt hastighet), vilket ger möjligheter mot ett intuitiv medvetande på grund av modellen. detta existerar även möjligt för att konstruera ett tillståndsmodell tillsammans "icke-fysikaliska" tillåtelse, vilket inom allmänhet mot modell fås ifall man tar fram modellen tillsammans med systemidentifiering alternativt kontrollerbar alternativt observerbar kanonisk struktur.
Linjära tillståndsmodeller
[redigera | redigera wikitext]För raka struktur får tillståndsmodeller ett struktur tillsammans endast matriser:
Där A, B, C samt D inom allmänhet existerar matriser, x ett vektor tillsammans med tillstånden x1, , xn samt u ett vektor tillsammans med insignaler samt y enstaka vektor tillsammans med utsignaler.
Icke-linjära struktur förmå approximeras tillsammans raka struktur tillsammans ett inledande ordningens taylorutveckling, vilket innebär för att A blir enstaka Jacobimatris
På motsvarande sätt erhålls C-matrisen.
Kanoniska former
[redigera | redigera wikitext]Samma överföringsfunktion är kapabel inom princip beskrivas från oändligt flera olika tillståndsformer.
en struktur självklart liksom överföringsfunktion förmå därför beskrivas vid mot modell kontrollerbar alternativt observerbar kanonisk form.[2] på grund av ett överföringsfunktion G(s) i enlighet med
ges den styrbara kanoniska tillståndsformen från nästa matriser
Den observerbara kanoniska formen ges från
Till överföringsfunktion ifrån tillståndsbeskrivning
[redigera | redigera wikitext]Överföringsfunktionen kunna fås ur tillståndsbeskrivningen tillsammans med hjälp från nästa samband
där A, B, C samt D existerar matriserna inom den raka tillståndsformen samt I existerar enhetsmatrisen.
Tillståndsåterkoppling samt observatörer
[redigera | redigera wikitext]LQ-reglering
[redigera | redigera wikitext]LQ-reglering, alternativt linjärkvadratisk optimering liksom detta även kallas, används till för att optimera polplaceringen till en struktur skrivet vid tillståndsform.
Kalmanfilter
[redigera | redigera wikitext]Kalman filter används på grund av för att att värdera eller beskatta tillåtelse såsom ej existerar direkt mätbara alternativt på grund av för att utveckla precisionen från uppmätta tillstånd.
Diskreta metoder
[redigera | redigera wikitext]MPC
[redigera | redigera wikitext]Model Prediction Control existerar enstaka relativt modern teknik på grund av för att designa diskreta regulatorer.
MPC kunna bland annat hantera icke-linjära bivillkor vid en smidigt sätt.
Reglerteknik inom Sverige
[redigera | redigera wikitext]Bland kända svenska reglertekniker återfinns Karl Johan Åström, Björn Wittenmark, Bo Wahlberg[4], Bengt Lennartsson, Stefan Pettersson, Torkel lycklig samt Lennart Ljung[källa&#;behövs].
Nämnas bör även den svenskfödde Harry Nyquist.