ระบบควบคุมและอัตโนมัติ
ผล กระทบ ของ การ ชะลอ ตัว ของ ตัว ควบคุม และ การ ชะลอ ตัว ของ ระบบ
Table of Contents
เสถียรภาพของระบบควบคุมเป็นพื้นฐานสําหรับการดําเนินการที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพของทุกอย่างตั้งแต่หุ่นยนต์อุตสาหกรรมไปยังยานพาหนะอัตโนมัติ สองตัวแปรที่เกี่ยวข้องที่มีอิทธิพลต่อความมั่นคงนี้ คืออัตราการควบคุมของตัวควบคุมและการคํานวณที่ล่าช้า ในขณะที่มักจะพิจารณากัน
หลัก การ ของ อัตรา การ ตรวจ สอบ แบบ ดิจิตอล
ระบบควบคุมดิจิทัลใด ๆ ตัวควบคุมการอ่านค่าของตัวตรวจจับ, คํานวณการทํางาน, และส่งคําสั่งออกไปในช่วงเวลาที่ไม่ต่อเนื่อง ความถี่ของการปรับปรุงเหล่านี้คือ [FLT: 0] อัตราควบคุมตัวอย่าง [FLT: 1) โดยปกติจะคํานวณค่าในค่าที่แสดงใน Hz (Hz) หรือเวลาตัวอย่าง [FT: 2] [FLT] [FT] [4] [FT] [FT] [1] [(1]] – example [1] examples [1] pers] rates rates] excul experitions experitions in the ditions (FT). diversations (FT: 1). diverse.
The Niquist-Shannon Sampling Theorem
เงื่อนไขพื้นฐานเกี่ยวกับอัตราตัวอย่าง มาจาก [FLT: 0] ทฤษฏีแบบ Shannon-Shannon example : การสร้างสัญญาณต่อเนื่องที่ถูกต้อง ความถี่ตัวอย่างต้องอย่างน้อยสองเท่าขององค์ประกอบความถี่สูงสุดในระบบควบคุม นี้หมายถึงอัตราตัวอย่างจะต้องมากกว่าการปิดระบบสองครั้ง การปล่อยข้อมูลแบบปิดระบบ การปล่อยข้อมูลนี้นําไปสู่การถอดความซับซ้อนสูง และความถี่ที่ต่ํา
สําหรับการดําน้ําลึกเข้าไปในโครงสร้างไนควิสต์ อ้างอิงถึง [FLT: 0] บทความวิกิพีเดียเกี่ยวกับทฤษฎีตัวอย่าง niquist-1Shannon .
หน่วงเวลาการคอมโพเน็นต์: แหล่งข้อมูลและการวัด
หน่วงเวลาการคอมโพเน็นต์ ซึ่งมักเรียกว่า อัตราการหลั่งข้อมูลแบบหมดฤทธิ์ หรือเวลาตาย จะหมายถึงเวลาที่หมดอายุ เมื่อค่าของเซ็นเซอร์ถูกประมวลผลจนกระทั่งมีผลบังคับใช้การแสดงผลที่สัมพันธ์กัน ซึ่งการหน่วงนี้จะเกิดขึ้นจากหลายแหล่ง:
- [FLT: 0]. สืบค้นและเปลี่ยนแปลงความล่าช้า:[ เวลาในการทําสัญญาณ Axinal scamps (ADC การแปลง).
- [FLT: 0] เหตุการณ์ที่ต่อเนื่อง : ชักช้าบนรถบัส (CAN, Eternet, PPI) หรือลิงก์ไร้สาย
- [FLT: 0] เวลาคํานวณ (FLT:0): เวลาในการประมวลผลสําหรับอัลกอริทึมควบคุม, การกรอง, และตรรกะ
- [FLT: 0] หน่วงการแปลง: ดิจิตอล-to-nalog (DAC) จับเวลาหรือเลื่อนตัวขับไป
การหน่วงของค่าความล่าช้ามักถูกแสดงออกมาเป็นสัดส่วนของช่วงเวลาตัวอย่าง [FLT: 0] T ]. ในการใช้งานจริงหลายครั้ง คาดว่าความล่าช้าทั้งหมดจะเป็นช่วงเวลา (หรือน้อยกว่า) แต่ในการปฏิบัติสามารถแตกต่างกันด้วยตัวประมวลผล, การจัดการการรบกวน, และการจัดตาราง jputter.
ลูกเล่นเมื่อขอบกระดาษ
left pril pril parames parames parames parames parts to the fact parts values in the values [FLT: 3] เป็น[FT: 4] ระยะเวลาธรรมดา (FT: 5] =[FTT: ⁇ [FT][FLT] ⁇ [FLT] เรเดียน (FLLT: 7] วงจรการลดระยะการลดระยะการลดระยะการลดระยะการลดความเร็ว (FT: 2] ] [ระยะความเหลื้ ] [ระยะความเหลื่งลึก 30 องศาต่ํา หรือช่วงความหน่วากทุติติติติติติติตลง เนื่องจากความล่าช้าเป็นช่วงที่สั้นมาก อาจเกิดความถี่ที่สั้นลงได้
การ ประมวล ผล ของ อัตรา ส่วน ตัว และ การ ชักช้า ใน เรื่อง ความ มั่นคง
อัตราการหน่วงตัวอย่างและการคํานวณไม่ได้ขึ้นอยู่กับอิสระ การเพิ่มอัตราการเร่งของตัวอย่าง (เพิ่ม [FLT: 0] T โดยปกติจะลดความเร็วต่อนาที แต่อาจทําให้การเร่งความเร็วต่อนาทีเพิ่มขึ้น อาจเพิ่มความเร็วในการคํานวณที่เร็วที่สุด อัตราการเร่งของอัตราการประมวลผลของตัวอย่างลดความเร็ว แต่เพิ่มความทนทานระหว่างการควบคุมและการทํางานที่เพิ่มขึ้น
จากมุมมองแบบไม่ต่อเนื่อง ระบบมีการวิเคราะห์พฤติกรรมโดยใช้ [FLT: 0] รูปแบบการเดิน [FLT: 1] และ งบประมาณแบบแยก [FLT] [FLTT:3] เทคนิคการลดความเร็ว (FTT:3] ขั้วปิดย้ายด้วยทั้งเวลาและความล่าช้า กฎการหน่วงของนิ้วโป้งคือ ระยะเวลาที่สั้นรวมควรน้อยกว่า 1 ส่วน 10 ของค่าคงที่ที่ยึดไว้อย่างแน่นหนา ในตํารามากมาย [FLT: 4] งบประมาณที่ง่าย[FTTL]] ระยะเวลา สัดส่วนการลดความเร็ว [TLTLL] เป็นค่าตัวย่อที่ต่ํามาก อัตราการเร่งความเร็วของอัตราความช้าที่ช้ามาก
การเติมให้สมบูรณ์และกรองระยะเยื้อง
นักออกแบบบางครั้งก็ใช้ค่าชดเชยจาก เฟส-โดด หรือสมิธ ทํานายถึงผลกระทบของการล่าช้า อย่างไรก็ตาม วิธีเหล่านี้มีข้อจํากัด ตัวอย่างเช่น สมิธ ฟอร์สเตอร์ พึ่งพารุ่นที่ถูกต้องของพืช แบบจําลองนี้สามารถทําให้ความไม่มั่นคงได้ การจําลองข้อผิดพลาดนี้สามารถทําให้การลดความยืดหยุ่นได้ ตัวกรองต่อต้านการลดความอ้วน ในขณะที่จําเป็น ยังแนะนําระยะที่ล่าช้า และต้องนับว่าจําเป็นสําหรับงบประมาณที่ล่าช้า
คู่มือการออกแบบและการแลกเปลี่ยน
การตั้งสัดส่วนและลดอัตราการหน่วงของตัวอย่าง เป็นปัญหาที่หลากหลายและต่อเนื่อง ตารางต่อไปนี้จะสรุปผลการค้า:
| Parameter | High Value | Low Value |
|---|---|---|
| Sample Rate | Faster response, better disturbance rejection, higher computational load, tighter delay budget | Lower computational load, larger phase margin erosion per delay, increased quantization error |
| Computational Delay | Degrades phase margin, limits achievable bandwidth, may require compensation | Better stability, allows higher sample rates, more expensive hardware |
เลือกอัตราการสุ่มตัวอย่าง โดยอิงจากระบบไดนามิก
วิธีการแบบระบบเริ่มต้นด้วยการระบุความถี่ตามธรรมชาติของระบบ และต้องการลดความเร็วของแบนด์วิด สําหรับระบบลําดับที่สอง อัตราของตัวอย่างควรจะเป็นอย่างน้อย 10 เท่าของความถี่ตามธรรมชาติที่ยังไม่ได้กําหนด สําหรับระบบที่มีสัญญาณรบกวน โอเวอร์คอมมอน และความเสียหายนี้สามารถเพิ่มความละเอียดของตัวควบคุมได้โดยไม่ได้เพิ่มอัตราการวนของตัวควบคุม เครื่องยนต์จะต้องพิจารณาถึงความสามารถในการดําเนินการอัลกอริทึมของตัวประมวลผลภายในระยะตัวอย่างด้วย ซึ่งมักมีการกําหนดค่าของอัตราการจับเท็จบน
หน่วงเวลาการคอมไพล์แบบย่อ
เพื่อลดความล่าช้า:
- ใช้ฮาร์ดแวร์ในการประมวลผลแบบกําหนดค่าเสียง (เช่น อาร์เรย์ประตูแบบแยกช่อง, FPGAs หรือระบบปฏิบัติการแบบเรียลไทม์ RTOS)
- Offinize รหัสโดยลดการดําเนินการทางคณิตศาสตร์ (เช่น, position-pointed, ตารางการค้นหา).
- เซ็นเซอร์ท่อที่เข้าถึงได้ ด้วยการคํานวณที่เป็นไปได้
- เลือกโปรโตคอลการสื่อสารที่มีภาวะปลายสายต่ํา (เช่น, QPSI แทน I2C).
ทรัพยากรที่ใช้งานได้จริงในตารางเวลาจริง สามารถใช้ได้จาก [FLT: 0] หน้าระบบเรียลไทม์ของโอสดีฟ .
การ ศึกษา วิจัย กรณี ที่ ไม่ ประสบ ความ สําเร็จ
โรโบติคส์: ระบบควบคุมการชนแบบแบนด์วิดที่สูงขึ้น
ในหุ่นยนต์ที่ร่วมมือกัน วงจรควบคุมความผันผวนมักจะทํางานที่ 1-110 kHz การล่าช้าของการคํานวณ 50 ไมโครวินาที (0.05 มิลลิวินาที) เปิดตัวระยะที่สั้น 100 Hz, การลดระยะการประมวลผลลงหลายองศา หากตัวประมวลผลทํางานเกินและเวลาวนเปลี่ยนจากเข็มหมุน การเคลื่อนไหวของตัวป้อนสามารถทําให้เกิดวงจรหรือการสั่นสะเทือนได้ ออกแบบจะต้องระมัดระวังการประมวลผลของโพรไฟล์และเพิ่มระยะเวลาการทํางานที่แย่ที่สุด
ขอบเขต: การ ควบคุม การ บิน
ระบบควบคุมการบิน (fly- by-wire) ต้องการการจับเวลาที่เข้มงวดอย่างมาก อัตราการเร่งความเร็ว Hz 400-1800 เป็นเรื่องปกติ และความเร็วการหมุนวนทั้งหมดต้องต่ํากว่า 2–3 มิลลิวินาที การหน่วงของความเร็วพิเศษเนื่องจากรถโดยสารช้าหรือการโหลด CPU ที่หนัก ทําให้เครื่องบินวิ่งเร็ว (PIO) ในเครื่องต้นแบบบางเครื่อง การทดลองแบบกินเวลา และระบบติดตามระบบแบบลินุกพล่านนั้น บังคับใช้ในกระบวนการจําลอง
สําหรับการอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับขอบการควบคุมความมั่นคง ดู [FLT: 0] NASA Reports Server: Handling Afflection and Steption States .
การประเมินเพิ่มเติม: อัตราการสุ่มตัวอย่าง และระบบหลาย ๆ แบบ
ตัวควบคุมบางรุ่นจะใช้อัตราการสุ่มตัวอย่าง เพื่อปรับหน่วยประมวลผลให้พอดี แต่นี้แนะนําระบบที่มีความสามารถในการประมวลผลไม่ได้ ระบบหลายระบบใช้อัตราการสุ่มสุ่มของแต่ละวงจรต่าง ๆ (เช่น วงจรในวง, วงจรที่ช้ากว่า, การสลับตําแหน่งภายนอก, การสลับตําแหน่ง และการชะลอการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอัตราจะต้อง ระมัดระวังการใช้วิธีการหลาย ๆ วิธีแบบ z-transphorm
การ กลัว และ ผล กระทบ ต่อ ความ มั่นคง ของ มัน
การเพิ่มค่า -- การแปรผันในระยะตัวอย่าง หรือระยะเวลาที่ล่าช้า -- อาจเสียหายมากกว่าการล่าช้าคงที่ เพราะมันสามารถแนะนําโหมดไม่ต่อเนื่อง และสามารถกระตุ้นระบบความยืดหยุ่นสูงได้ ระบบปฏิบัติการจริงที่มีลําดับการทํางานชั่วคราว สามารถลดการกระตุ้นการทํางานได้ แต่การทํางานที่สําคัญที่ต้องระวังและขัดขวางการขัดจังหวะนั้นมีความสําคัญมาก สําหรับระบบที่มีจริง สําหรับระบบที่มีตัวจับเวลาด้วยเครื่องมือในการลดตัวป้อนข้อมูลโปรแกรม
รูปแบบการวน
อัตราการเร่งของตัวควบคุมและการคํานวณ คือ การลดความเร็วของตัวแสดงความถี่ของตัวอ่อน ที่วิศวกรจะต้องสมดุลไว้ จะควบคุมความเสถียรได้ มีอัตราการทํางานสูง อัตราการทํางานของตัวอย่างที่สูงขึ้น จะเพิ่มความยืดหยุ่น แต่เพิ่มความยืดหยุ่นและเพิ่มความเร่งความเร่งให้ความเร็ว การเพิ่มความเร็ว การเพิ่มความเร็วจะลดระยะการเร่งของระยะที่ต่ํา หรือความไม่มั่นคง โดยความเข้าใจในความซับซ้อนของไนควิสต์ โครงสร้างของฮาร์ดแวร์ และซอฟต์แวร์ที่ใช้งานได้จริง สามารถเลือกอัตราการเพิ่มความเร็วที่เหมาะสมได้ โดยลดความเร็วที่ต่ําลง และเพิ่มความทนของทั้งระบบจะมีความทนทาน และจะมีอัตราการเริ่มใช้งานอย่างเข้มงวด ซึ่งจะทําให้อัตราการเร่งความเร็วของโปรแกรมมีความซับซ้อนขึ้น และมีความซับซ้อนที่สอดคล้องกัน
สําหรับคนที่ต้องการการรักษาทางคณิตศาสตร์มากขึ้น ระบบควบคุม IEEE ตีพิมพ์เอกสารเกี่ยวกับระบบการล่าช้าแบบไม่ต่อเนื่อง ตัวอย่างคือ [FLT: 0]" การวิเคราะห์ความเหมาะสมของระบบควบคุมการรับข้อมูลแบบสุ่ม-ดาตา ด้วยความล่าช้า".