Лекция 4 контроллер или сеть контроллеров mmi человеко-машинный интерфейс входы

ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ

• А.Астапкович

• State University of Aerospace Instrumentation, Saint-Petersburg, 2012

• ЛЕКЦИЯ 4

• КОНТРОЛЛЕР ИЛИ СЕТЬ КОНТРОЛЛЕРОВ

• MMI
• человеко-машинный
• интерфейс

• входы:
• кнопки, клавиатуры,
• сетевые интерфейсы……

• выходы:
• дисплеи, светодиоды,
• аудио ……

• Ns
• к-во датчиков

• Na
• к-во каналов управления

• ОБЪЕКТ

• входы

• выходы

• Обобщенная структура системы управления

•   Система управления – это устройство или набор устройств, предназначенных
• для обеспечения требуемого поведения объекта или объектов управления
• В общем случае требуется система управления класса MIMO
• ( Multiple Inputs –Multiple Outputs)

• Воздействия среды

• Подсистема управления продольным наклоном (угол тангажа) пассажирского авиалайнера имеет два входа, два выхода , подвержена внешним случайным воздействиям и должна обеспечить выполнение команды пилота
• Для описания подсистемы требуется не менее 50 переменных
• Параметры подсистемы зависят от погодных условий, режима полета
• Как спроектировать систему управления ?

• Система управления авиалайнера

• Управление электродвигателем

• Датчики

• Объект
• управления

• Устройство сопряжения с объектом управления

• Контроллер

• Кнопки
• MMI

• Птицы ( и даже некоторые виды бабочек) успешно решают навигационные задачи без использования спутниковых технологий
• Системы управления адаптируемы на протяжении жизненного цикла

• Летающие насекомые решают проблемы управления отличным от используемых человечества способами
• Эти решения многократно более эффективны по затратам на реализацию

• БИОНИКА

• Следующий этап в развитии теории управления подразумевает продвижение по двум направлениям :
• cинтез классических теорий управления, теории информации и связи, теории вычислительных систем с целью решения проблемы синтеза оптимальных архитектурных решений
• разработке методов идентификации и моделирования систем управления при неполной информации о структуре объекта и его информационных потоках в условиях наличия адаптационных механизмов

• ЮБИЛЕЙНЫЙ КОНГРЕСС IFAC

• International Federation of Automatic Control создана в 1957 и представляет собой ассоциацию национальных подразделений, представляющих профессиональные сообщества инженеров и ученых, занятых разработкой систем управления

• Системы с нечеткой логикой, нейронные системы управления
• настраиваемые и обучаемые системы

• Направления современных исследований

• Многоканальные системы управления (MIMO Control)
• разработка принципов, методов реализации
• управления в многоканальных системах

• Робастное управление (Robust Control),
• стохастическое управление (Stochastic Control)
• разработка помехоустойчивых систем

• Адаптивное управление (Adaptive Control )
• адаптация системы управления в процессе
• эксплуатации к изменению структуры объекта
• и/или характера внешних воздействий

• Оптимальное управление (Optimal Control)
• многофакторная оптимизация управления, обеспечивающая как
• минимизацию ошибки, так и затрат на реализацию управления

• Классы систем управления

• Системы управления
• без обратной связью
• (архаизм: системы программного управления )

• Системы управления
• с обратной связью

• Регулятор с обратной связью

• регулятор числа оборотов паровой машины с обратной связью

• К настоящему времени хорошо изучены линейные системы с одним входом и одним выходом (SISO - single input single output)
• Принципиально важным свойством таких систем является постоянство коэффициентов преобразования и возможность применения суперпозиции
• I(t) = (I1(t) + I2(t) ) O(t) = k1 * I1(t) + k2*I2(t)

• Линейная SISO система

• I(t)

• K

• O(t)