Як я можу підійти до застосування теорії управління до реальних систем управління?

Я студент інженерії, і я взяв свій другий спеціальний клас контролю в останньому семестрі. Це була крута математика і що ні, але зрештою, було сказано і зроблено: я досі не маю уявлення, як зробити фактичну робочу систему управління.

Іншими словами, взагалі не було прив’язки до реальності; вся математика Лапласа домену якось вплинула на наш результат.

Що я хочу знати: як перейти з реального простору, до простору управління та назад до реального простору? Щоб допомогти зрозуміти, я підготував приклад:

У мене є платформа, яка підтримується вертикальним стрижнем. Цей стрижень може вільно переміщатися вгору і вниз, а точніше, він міг би, якби його не утримував у положенні двигун (або сервопривід, або передача). Завдання цього мотора - тримати платформу на однаковій висоті. Наприклад, якщо я розміщую масу на платформі, мотор повинен бути в змозі підлаштовуватися під неї і відповідно реагувати таким чином, що після реакції висота платформи буде такою ж, як і раніше. (Звичайно, із заданим часом підйому, максимальним переходом, яда яда ...).

Це може здатися вам банальним для контролю інженерів, але я дійсно не знаю, як це зробити. Я розумію, що це система замкнутого циклу, але те, що я не знаю, це те, з чим співвідносяться всі ці блок-схеми простору-простору в реальному світі. Як отримати структурну схему для цієї системи та як створити контролер всередині неї?

Сенс цього прикладу полягає в тому, щоб поширити його на інші проблеми, наприклад, управління літаком, але я вважаю, що якщо я цього не розумію, я, мабуть, не зможу робити інші (крутіші) речі!

Я сподіваюся, що я можу вам допомогти якимось чином, ваше питання трохи відскакує, тому я трохи здогадуюсь про те, що ви хочете знати. Ось як ви придумали контролер, реалізований з нуля:

1) Зробіть модель ("завод")

Попередня навичка №1, яку потребує інженер з управління, - це вміти складати математичну модель системи, будь то хімічна, механічна, електрична тощо. Наприклад, які рівняння руху для вашого прикладу вище з двигуном і вертикальна платформа? Створюючи модель, ви також можете вирішити, чи будете ви потім впроваджувати простір стану або класичні методи управління. Я здогадуюсь, що ваш клас керування охоплював принаймні класичні методи управління (PID, відставання фази тощо)

Щоб було зрозуміло, робоча модель установки (системи), з якою може працювати інженер управління, зазвичай функція передачі (відношення лапла між входом і виходом) або модель простору стану.

2) Вирішіть, який тип контролю ви хочете реалізувати

Вибір рішення про управління модельованою системою може залежати від кількох факторів; наприклад, які вимірювання можна зробити доступними для контролера, які критерії продуктивності потрібно досягти і т.д.

3) Сконструюйте контролер

Тут ви займаєтеся математикою, малюєте блок-схему і оцінюєте, як буде працювати керована рослина. Це те, що ви дізналися на уроці. Ось чому ви інженер, через математику ви знаєте, як працюватиме ваша система, перш ніж будувати її.

4) Реалізація

Тепер вам просто потрібно знайти апаратне / програмне забезпечення для реалізації розробленого контролера. Наприклад, якщо ви збираєтеся робити повний зворотний зв'язок про стан, вам потрібні датчики для вимірювання стану, підсилювачі для додавання / віднімання сигналів, а також необхідна здатність введення, щоб змусити ваш завод поводитися.

В цілому вам потрібно змоделювати систему, знати, який тип управління використовувати, а потім використовувати методи з класу, щоб проаналізувати, як вона вимкнеться. Реалізація - це лише знання того, який апаратний апарат використовувати.