एक निश्चित संरचना के एक बहु-लूप नियंत्रण प्रणाली को कॉन्फ़िगर करना

मैंने इस छोटे शैक्षिक कार्यक्रम को अपने एलजे में बहुत पहले प्रकाशित किया था, लेकिन मुझे लगा कि यहां उन्हें अधिक रुचि रखने वाले पाठक मिलेंगे।

MATLAB में विकेंद्रीकृत और फिक्स्ड-स्ट्रक्चर एच-इन्फिनिटी कंट्रोल - यह दो लेखकों (पास्कल गहनीत और पियरे एपक्रियन) के एक लेख का शीर्षक है, जिसके बारे में मैं यहां संक्षेप में बात करना चाहता हूं।
चूँकि मैंने अपेक्षाकृत व्यापक दर्शकों के लिए लिखने का फैसला किया था, मान लीजिए कि हम नहीं जानते कि प्रबंधन प्रणाली क्या है। पोस्ट के विषय में रुचि रखने वालों के लिए, कृपया दूसरी छवि पर स्क्रॉल करें।

पहले निजी से लेकर सामान्य तक। कल्पना करें कि आपको पानी से एक बाथटब भरने की आवश्यकता है। लेकिन ऐसा है कि आप असहनीय ठंड और जलती हुई गर्म नहीं हैं। मान लीजिए कि आपके पास एक बॉल मिक्सर है , और आप सिर्फ रॉकर को अधिकतम पानी के दबाव सहित स्टॉप तक उठा सकते हैं। एक हाथ से आप पानी का तापमान जांचना शुरू करते हैं। और दूसरा, अपने लिए वांछित तापमान सुनिश्चित करने के लिए रॉकिंग चेयर को बाएं-दाएं घुमाएं। यह सब एक साथ है - आप, आपके नल और पानी का तापमान - नियंत्रण प्रणाली है। आपके सिर में आपके द्वारा आवश्यक पानी के तापमान के बारे में एक विचार है। आप अपने हाथ से "माप" करते हैं जो कि क्रेन अब आपको दे रहा है। और दूसरे हाथ से, आप वांछित तापमान और नल के पानी के तापमान के बीच अंतर कम से कम करने की कोशिश कर रहे हैं। चित्र में इसे निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

अंजीर। 1. सामान्य रूप से नियंत्रण प्रणाली।

वास्तव में, जो हमने ऊपर खींचा है वह एक प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली का एक मौलिक प्रतिनिधित्व है। और नियंत्रण वस्तु के स्थान पर (हमारे मामले में - मिक्सर) कुछ भी हो सकता है। और नियामक (हमारे मामले में, एक व्यक्ति) के स्थान पर, कुछ भी हो सकता है।

सादगी के लिए तस्वीर में, सेंसर (हमारे मामले में, मानव हाथ) को एक अलग ब्लॉक में नहीं निकाला गया था, लेकिन "कंट्रोल ऑब्जेक्ट" ब्लॉक में शामिल किया गया था। ऑब्जेक्ट स्वयं यह नहीं कहेगा कि इसमें उस पैरामीटर का मूल्य है जिसे हम बदलना चाहते हैं। इसके अलावा, सादगी के लिए, हमने एक अलग ब्लॉक में एक एक्ट्यूएटर को जगह देना शुरू नहीं किया (कुछ ऐसा जो हमें नियंत्रण वस्तु को प्रभावित करने में मदद करता है - हमारे मामले में, दूसरा हाथ)। ऑब्जेक्ट खुद भी सिर्फ बदल नहीं जाएगा: इसे किसी चीज से प्रभावित होने की जरूरत है। हम अपने सिर से वांछित तापमान लेते हैं और इसे "गर्म" कहते हैं, हालांकि हम स्पष्ट कर सकते हैं और कह सकते हैं कि उदाहरण के लिए, यह 20 डिग्री सेल्सियस है। और 20 तापमान मान से घटाना जो हमें सेंसर (पानी चलाने के तहत हमारा हाथ) का उपयोग करके मिलता है। इसलिए हमें एक "गलती" नामक मान मिलता है: नल के पानी का तापमान हमारी ज़रूरत के हिसाब से कितना भिन्न होता है। और, नियामक (हमारा मस्तिष्क, जहां हम समझते हैं, इसे गर्म या ठंडा करने के लिए) की मदद से, हम यह सुनिश्चित करेंगे कि यह अंतर मौजूद नहीं है।

एक बार, लोगों ने सोचा कि पानी के साथ नल पर खड़ा है (वास्तव में, यह बहुत समय पहले था, और वस्तु कुछ और थी) बहुत दिलचस्प व्यवसाय नहीं है। और हमने किसी तरह वांछित मूल्य की रसीद को स्वचालित करने का फैसला किया (हमारे मामले में, तापमान, लेकिन हमें याद है कि यह कुछ भी हो सकता है)। इसलिए, सेंसर दिखाई देने लगे (शुरुआत में मैकेनिकल वाले - जैसे, उदाहरण के लिए, एक फ्लोट, सॉरी, एक टॉयलेट फ्लश टैंक जो "जानता है" कि टैंक में कितना पानी है), फिर इलेक्ट्रिक वाले (उदाहरण के लिए, एक तापमान सेंसर जो तापमान मान को वोल्टेज में बदल देगा)। और चूंकि हमारे पास कुछ प्रकार के विद्युत मूल्य हैं, तो क्यों न इसे कंप्यूटर पर स्थानांतरित किया जाए जो खुद सोचेंगे कि कुछ कैसे प्रबंधित किया जाए। हम सिर्फ उसे बताते हैं कि हम क्या मूल्य चाहते हैं, और सेंसर उसे बताएगा कि यह वास्तव में क्या है।

इसलिए, शैक्षिक कार्यक्रम के साथ थोड़ा सा चक्कर लगाना, नियंत्रण प्रणाली विकसित करने वाले व्यक्ति का कार्य इस कंप्यूटर के लिए ऐसे नियमों के साथ आना है ताकि थोड़े समय में और अनावश्यक हिचकिचाहट के बिना वांछित मूल्य सही हो जाए। चूंकि कभी-कभी नल में न केवल पानी के तापमान को नियंत्रित करना आवश्यक होता है, बल्कि कार, हेलीकॉप्टर भी, यह करना काफी मुश्किल हो सकता है, इसलिए सिर्फ तर्क (यदि आप ऐसा नहीं कर सकते हैं तो वहां मुड़ें)। और यदि आपको नियंत्रक के लिए जटिल समीकरणों के साथ आना है, तो वस्तु के लिए इस तरह के समीकरणों का बुरा नहीं होगा (ऑब्जेक्ट के गणितीय मॉडल)।
कई नियंत्रित मात्रा (कई आउटपुट), और कई नियंत्रण संभावनाएं (कई इनपुट) होने पर यह काफी मुश्किल है। जैसे हमारे उदाहरण में।

अंजीर। 2. मल्टी-सर्किट हेलीकाप्टर नियंत्रण प्रणाली।

यहां हम पहले से ही उस लेख पर आगे बढ़ रहे हैं, जिसमें मैंने पोस्ट की शुरुआत में एक लिंक दिया था। हमारे पास एक नियंत्रण वस्तु है - एक हेलीकॉप्टर (कृपया लेख का खंड 6 देखें यदि एक विस्तृत विवरण दिलचस्प है)। हमारे पास तीन इनपुट सिग्नल हैं (चित्र 2 में वे ग्रीन स्टेट स्पेस ब्लॉक के सामने यू नाम से एक लाइन द्वारा दिखाए गए हैं। और पांच आउटपुट सिग्नल (नाम वाई के साथ ग्रीन ब्लॉक के बाद की एक लाइन)। हमने ऐसी नियंत्रण प्रणाली संरचना को चुना है कि हम तीन हैं। तीन बाहरी सर्किट (नाम में एक अंक के साथ नारंगी पीआई ब्लॉक) और एक एसओएफ मैट्रिक्स (नारंगी त्रिकोण) के साथ डिकूपिंग चैनलों के लिए एक आंतरिक नियंत्रण सर्किट को नियंत्रित करने के लिए पीआई नियंत्रक।

अब यह छोटे के बारे में है - नियंत्रण प्रणाली के लिए आवश्यकताओं को निर्धारित करने के लिए और किसी तरह हमारे नियंत्रण प्रणाली के 21 मापदंडों का चयन करें। लेख के लेखक एच-अनंत पर आधारित एक तकनीक की पेशकश करते हैं। लेकिन एक ही समय में, इंजीनियर को यह जानने की आवश्यकता नहीं है कि कार्य को निर्धारित करने के लिए एच-अनन्तता क्या है (पूरी तरह से सरल किया जाना है)। हम आवृत्ति डोमेन में आवश्यकताओं को सेट करते हैं, हम कहते हैं कि आपको ऐसे और ऐसे मॉडल में ऐसे ब्लॉक को कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता है जो हमारे पास सेंसर से सिग्नल और सिग्नल को नियंत्रित करते हैं। और हम एल्गोरिथ्म चलाते हैं, जिसे लेख में विस्तार से वर्णित किया गया है।

MATLAB 2012a (और 2011 बी, लेकिन 2012 बी नहीं) में एक उदाहरण है जो स्पष्ट रूप से दिखाता है कि क्या हो रहा है (वास्तव में, हम लेख में होने वाली हर चीज को दोहरा सकते हैं)। स्क्रिप्ट खोलने के लिए, आप हेलीकॉप्टर को संपादित कर सकते हैं कमांडो कमांड। मैंने अपने आप को एक वीडियो रिकॉर्ड करने की अनुमति दी कि यह कैसे काम करता है और हमें क्या परिणाम मिलते हैं (फिर से, सिर्फ वही दोहराते हैं जो लेख में बताया गया है)।

नतीजतन, हम 21 मापदंडों को कॉन्फ़िगर करते हैं और एक स्थिर प्रणाली प्राप्त करते हैं जो कार्य को हल करता है (चैनल डिकूपिंग और क्षणिक गुणवत्ता)। मैं यहां ग्राफिक्स नहीं डालूंगा - कृपया लेख देखें।

मुझे टिप्पणी करने में खुशी होगी।