Avtomatik idarəetmə

Vikipediya, açıq ensiklopediya
Jump to navigation Jump to search

İdarəolunan obyekt proseslərinin lazımi səviyyədə saxlanmasına, yaxud tələb olunan şəkildə dəyişdirilməsinə avtomat qurğularla, insanın iştirakı olmadan yönəldilən təsirlərin məcmusu. Avtomatik idarəetmə əmək məhsuldarlığının yüksəldilməsi, tənzimlənmənin keyfiyyət və dəqiqliyi, nisbətən çətin, yaxud insan səhhəti üçün təhlükəli olan şəraitlərdə istifadə üçün tətbiq olunur.

İdarəetmənin məqsədi tənzimlənən (idarəolunan) kəmiyyətin - idarəolunan obyektin çıxış kəmiyyətinin zaman daxilində dəyişməsi ilə əlaqələndirilir. Müxtəlif idarəolunma obyektlərinin xarakterik xüsusiyyətlərini nəzərə almaqla idarəetmə məqsədinə nail olmaq üçün obyektin idarəolunan orqanlarına idarəetmə təsiri göstərilir. Avtomatik idarəetmə həmçinin tənzimlənən kəmiyyətin tələb olunan qanunauyğunluqla dəyişməsini pozmağa çalışan kənar həyəcanlandırıcı təsirlərin effektini kompensasiya etmək üçündür. İdarəetmə təsiri idarətmə qurğusu tərəfindən yaradılır. Qarşılıqlı təsirdə olan idarəetmə qurğusu ilə idarəolunan obyekt avtomatik idarəetmə sistemini təşkil edir.

Avtomatik idarəetmə sistemi (AİS)[redaktə | əsas redaktə]

Avtomatik idaretmə sistemi, idarəolunan obyektin iş rejimini saxlayır. AİS, əsasən, istehsalat kompleksi tərkibində istifadə olunur. AİS-in xüsusiyyətlərini özündə cəmləşdirən bir sıra sadə konstruksiya texnika tarixindən məlumdur.

Avtomatik idarəetmədə növbəti mərhələ tənzimləmə və idarətmə sistemlərində elektron elementlərin ve telemexanika qurğularının istifadəsi ilə xarakterizə edilir. Bu hal yüksək dəqiqliyə ve həssəslığa malik izləyici, teleidarə və teleölçmə sistemlərinin, avomatik nəzarət və korreksiya sistemlərinin və s. yaranması üçün əsas olmuşdur. 20-ci əsrin 50-ci illərindən etibarən istehsal proseslərinin və sanaye komplekslərinin idarə olunması üçün elektron idarəedici hesablama maşınlarından istifadə əsasında mürəkkəb idarəetmə sistemləri yaradılmaqdadır.

Avtomatik tənzimlənmə sistemləri haqqında ümumi məlumat[redaktə | əsas redaktə]

1.1. Avtomatik idarəetmə probleminin mahiyyəti[redaktə | əsas redaktə]

Əks əlaqəli idarəetmə sisteminin funksional sxemi

İdarəetmə obyektə göstərilən məqsədyönlü təsirdən ibarətdir. İdarəetmədə əsas metodoloji prinsip sistemli yanaşmadır. Sistem – vahid məqsədə xidmət edən müxtəlif təyinatlı element və qurğuların vəhdətindən ibarətdir. İstənilən sistemin yaradılmasında əsas məqsəd aşağıdakı tələblərdən ibarətdir:

  • əmək və kapital məsrəflərinin azaldılması;
  • keyfiyyətin yüksəldilməsi;
  • məqsədə tez bir zamanda nail olunması və s.

Bu meyarlar birlikdə “ucuz, keyfiyyətli və tez” ziddiyətli tezisindən ibarət olduğundan hər birinin tam ödənilməsi mümkün deyil. Sistemli yanaşmada sistemin strukturu və ayrı-ayrı blokların yerinə yetirdiyi funksiyalar ümumi məqsədə xidmət edir. Bu səbəbdən ləngimələr, boşdayanmalar, əmək və enerji məsrəflərinin fərdi mənafe baxımından düzgün istifadə olunmaması halları azalır. Ümumiyyətlə, səmərəsiz fəaliyyətin çoxu aradan qalxır ki, bu da sistemin effektivliyinin artmasına səbəb olur.

1. Obyekt - Obyekt yerinə yetirmək istədiyimiz prosesin məhdud məkanda aparılmasını və idarə oluna bilməsini təmin edən qurğudur. Məsələn, müxtəlif maşınlar, aparatlar, aqreqatlar, sobalar və s. Proses – mexaniki, kimyəvi, bioloji, energetik, istilik və s. proselərindən ibarət ola bilər. Obyektlər onların yerinə yetirildiyi fiziki proseslərin növünə görə təsnifat olunurlar. Məsələn, mexaniki və elektromexaniki prosesləri yerinə yetirən robotlar,hərəkət edən və uçan aparatlar, müxtəlif mühərriklər; texnoloji prosesləri yerinə yetirən reaktorlar, metal əridən sobalar, o cümlədən, kütlədəyişmə və istilik proseslərinin baş verməsini təmin edən rektifikasiya kolonları və qızdırıcılar (soyuducular); energetik proseslərin baş verdiyi turbinlər, transformatorlar və s. Qurulan idarəetmə sisteminin effektivliyi idarə obyektinin xüsusiyyətlərinin nə dərəcədə məlum olmasından çox asılıdır. Obyektdə baş verən proses adətən onun riyazi yazılışı, başqa sözlə, riyazi modeli əsasında idarə olunur. Riyazi model tam məlum olmasa məntiqi idarəetmədən istifadə etmək olar.

a) Birölüçülü idarəetmə obyekti
b) Çoxölçülü idarəetmə obyekti

Obyektlərin təsnifatı

Təsnifat müxtəlif əlamətlərə görə aparıla bilər:

  1. Giriş və çıxışların sayına görə:
a) birölçülü obyektlər (bir giriş və bir çıxış olduqda – SİSO);
b) çoxölçülü obyektlər (giriş və çıxışların sayı çox olduqda – MİMO).

İdarə u(t) və həyacanlandırıcı f(t) təsirləri obyektin idarə və həyacanlandırıcı təsir girişləri, idarə olunan y(t) isə – çıxışıdır. Bu siqnallar obyektin giriş və çıxış kəmiyyətləri (dəyişənləri və ya koordinatları) adlanır. İnformativlik baxımından həyacanlandırıcı təsirlər nəzarət olunan (ölçülən) və nəzarət olunmayan (ölçülməyən) təsirlərə ayrılır.

2. Məqsəd - İdarəetmə sisteminin quruluşunu və onu təşkil edən müxtəlif element və qurğuları seçməzdən əvvəl sistemin nə məqsədlə yaradıldığını bilmək lazımdır. Məqsəd aşağıdakı tələblərdən ibarət ola bilər:

  • enerji məsrəflərinin azaldılması;
  • məshuldarlığın artırılması;
  • dəqiqliyin artırılması
  • idarəetmə müddətinin azaldılması və s.

Məqsəd hər hansı bir xarici səbəbdən və ya obyektin özünün vəziyyətinin dəyişməsi ilə əlaqədar olaraq dəyişdirilə bilər.

3. Ölçmə - Avtomatik idarəetmə sistemlərində məlumatın ölçülməsi vericilərin köməyi ilə həyata keçirilir. Vericilər sistemin “gözüdür”. Vericilərə misal olaraq yerdəyişmə, sürət, təcil, temperatur və s. vericilərini göstərmək olar. Vericilərin çıxışında yaranan və ölçülən fiziki kəmiyyətə uyğun olan siqnal çevrilərək idarəedici qurğuya verilir. Çox vaxt müvəfəqiyyət obyektə təsir edən həyacanlandırıcı təsirlərin ölçülüb-ölçülməməsindən asılı olur. İstənilən idarəetmə sistemlərində fiziki mahiyyəti müxtəlif olan siqnalların cəmlənməsi, vurulması, müqayisəsi və s. yerinə yetirilir. Aydındır ki, bu əməliyyatları texniki baxımdan həyata keçirə bilmək üçün sistemin tipindən asılı olaraq, məsələn, elektron, pnevmatik (sıxılmış hava ilə işləyən), hidravlik, rəqəmli və s., eyni substansiyaya, yəni eyni hesablama sisteminə, sadə dildə desək eyni ölçü vahidlərinə gətirilməlidir.

4. Məlumatın toplanması və emalı - Məqsədin nə dərəcədə yerinə yetirildiyini bilmək üçün obyektdə baş verən proses haqqında məlumat olmalıdır. Məlumat nə qədər tam və doğru olarsa idarə qərarları bir o qədər dəqiq olar. İnsan tərəfindən toplanan və ya çevricilərdən avtomatik alınan məlumatın tərkibində qeyri dəqiqliklər və küylər olduğundan, faydalı siqnalı əldə etmək üçün ilkin “çirkli” məlumat süzgəclənir. Bundan başqa, bəzi ölçülən kəmiyyətlərin texnoloji təyinatlarindan asılı olaraq statistik və digər göstəricilərini hesablamaq lazım gəlir. Göstərilən əməliyyatlar məlumatın ilkin emalı məsələlərinə aiddir.

5. Müqayisə - Real sistemlərdə obyektin fəaliyyəti və həyacanlandırıcı təsirlər dəqiq məlum olmadığından qərar qəbul etmə (idarəetmə alqoritmi) əksər hallarda müqayisə nəticəsində alınmış xəta (meyiletmə) əsasında aparılır. Bu tip sistemlər əks əlaqəli sistemlər adlanır. Əks əlaqə prinsipi tənzimləmə sistemlərinin qurulmasının əsas prinsipidir. Bu prinsip təbiətin dialektik prinisipi olduğundan idarəetmə sistemlərində özünü çox mükəmməl göstərir. İdarəetmənin nəticəsinin qənaətbəxş olmasına əminlik varsa, onda obyektdən alınan faktiki məqsəd ilə arzu olunan məqsədi müqayisə etməmək olar. Bu gələcək fəaliyyəti tam məlum olan obyektlər üçün önəmlidir. Müqayisə aparılmayan sistemlər əks əlaqəsiz və ya açıq idarəetmə sistemləri adlanır.

6. İdarə qərarlarının qəbul olunması - İdarə qərarları obyekti idarə etmək üçün icra orqanına göndərilən əmrlərdən (texniki sistemlərdə  siqnallardan) ibarətdir. İdarə qərarları seçilmiş məqsədə uyğun olaraq konkret alqoritm əsasında hesablanır. Hansı alqoritmin seçilməsi əsasən obyekt haqqında məlumatın tamlığından asılıdır. Məsələn, insan tərəfindən idarə oluna bilən obyektdə baş verən qanunauyğunluqlar tam məlum deyilsə və onları ənənəvi riyazi modellərin (məsələn, differensial tənliklər) köməyi ilə adekvat yazmaq mümkün deyilsə, onda intellektual sayılan ekspert qərar qəbul etmə üsullarından istifadə olunur. İdarə alqoritmləri mürəkkəb hesablama və məntiqi əməliyyatlar tələb etdiyindən onları kompyuterdə reallaşdırırlar.

7. Gücləndirmə - Adətən idarə qurğusunun çıxışı zəif olduğundan, o bilavisitəfiziki qurğuları hərəkətə gətirə bilmir. Bu səbəbdən idarə icra orqanına verilməzdən əvvəl gücləndirilir. İcra orqanının tipindən asılı olaraq texnikada optik, elektrik, pnevmatik, hidravlik və s. güc gücləndiricilərindən istifadə olunur. Gücləndirmə idarə olunan prosesin öz enerjisi və ya kənardan verilən enerji hesabına yerinə yetirilə bilər. Birinci halda idarəetmə sistemi birbaşa təsirli, ikinci halda isə dolayı təsirli idarəetmə sistemi adlanır.

8. İcra orqanı - Obyekti idarə edə bilmək üçün onun konstruksiyasında icra orqanları olmalıdır. İdarəedici siqnallar bilavasitə obyektə deyil məhz icra orqanına təsir göstərir. Məsələn, sosial sistemlərdə icra hakimiyyətləri və bələdiyyələr; texniki sistemlərdə hərəkətin istiqamətini dəyişmək üçün nəzərdə tutulmuş müxtəlif sükanlar, mühərriklər, maddə axınını artırıb-azaldan ventillər, siyirtmələr və s. İcra orqanının düzgün seçilməsi əhəmiyyətli rol oynayır. Xarici mühit ilə əlaqə - Başqa problem – modelin dəqiq olmamasıdır. Obyektin xüsusiyyətlərini riyazi modelin köməyi ilə ifadə etdikdə müəyyən problemlər yarana bilər. Əgər obyektin modeli qərar qəbuletmədə istifadə olunursa bu model ilə obyektin real modeli arasında olan uyğunsuzlıq sistemin fundamental xassələrinin (dayanıqlıq, idarəolunma, idarə siqnalının sonsuz böyük alınması və s.) pozulması ilə nəticələnə bilər. Göstərilən səbəblərə görə müasir idarəetmə sistemləri elə qurulur ki, onların sistemdə və xarici mühitdə baş verən dəyişikliklərə həssaslığı zəif olsun. Belə sistemlərə robast (kobud, qaya, dəyişməz), qeyri-səlis və neyron sistemləri aiddir. Əlaqə xətləri - İdarəetmə sistemini vericilər və icra orqanları ilə birləşdirməküçün əlaqə sisteminin olması tələb olunur. Obyektin vəziyyəti haqqında informasiya almağa imkan verən vericilər minlərlə ola bilər. Məlumat mübadiləsi isə çox uzaq məsafələri əhatə edə bilər. Məlumat sistemin növündən və məsafədən asılı olaraq mübadilə elektrik kabeli, pnevmokəmər, radiokanal və s. ilə yerinə yetirilir. Beləliklə, əlaqə sistemi layihələndirilən sistemin ayrılmaz və vacib hissəsidir. Real zaman miqyasında fəaliyyət göstərən əlaqə sistemlərinə irəli sürülən konkret tələblər mövcuddur. Məsələn, səsi ötürmək üçün istifadə olunan əlaqə xəttində müəyyən gecikməyə yol vermək olar. Lakin yüksək sürətlə (28000 km/saat) hərəkət edən uçuş aparatının idarə edildiyi kanalda (radiokanal) gecikmə yolverilməzdir.

Avtomatik sistemlərin sxemləri[redaktə | əsas redaktə]

Avtomatik idarəetmə sistemini (AİS) işlədərkən, quraşdırarkən, sazlayarkən və istismar edərkən əsas texniki sənəd onların sxemləridir. Sxem, avtomatikanın müxtəlif elementlərinin, qurğularının yaxud sistemlərinin iş prinsipini izah edən əsas sənəddir. İstifadə olunan enerjinin növünə görə sxemin növləri aşağıdakılardır:

  1. elektrik,
  2. pnevmatik,
  3. hidravlik,
  4. kinematik
  5. kombinəedilmiş (qarışıq).

Sxemin tipləri:

  1. Texnoloji prosesin avtomatlaşdırılmasının struktur və funksional sxemləri,
  2. İdarəetmənin funksional, struktur alqoritmik və prinsipial sxemləri,
  3. Birləşmə və xarici qoşulma sxemləri.
  1. Avtomatikanın funksional sxemləri – sistemin elementlərinin, bloklarının, qovşaqlarının və qurğularının qarşılıqlı təsirini əks etdirirlər və onların funksional imkanlarını xarakterizə edirlər. Bu sxemlər statik rejimlərdə AİS-nin işini təhlil etmək üçün istifadə olunurlar. Qrafiki olaraq avtomatikanın ayrı-ayrı qurğuları düzbucaqlılar şəkilində, onlar arasındakı mövcud olan rabitə, siqnalın keçmə istiqamətinə müvafiq olaraq oxlarla təsvir olunurlar. Blokların funksional vəzifələri hərfi işarələrlə şifrlənirlər.

Avtomatik sistemlərin funksional sxemləri:

a) meyl etməyə görə;
b) həyəcanlandırıcı təsirə görə;
c) qarışıq (kombinə edilmiş);
d) yerli əks rabitəli.

Avtomatik Tənzimlənmə Sistemlərinin Dayanıqlığı[redaktə | əsas redaktə]

İlk dəfə dayanıqlıq haqqında ciddi riyazi anlayışı 1892-ci ildə rus alimi A.M.Lyapunov özünün «Hərəkət dayanıqlığı haqqında ümumi məsələ» əsərində təklif etmişdir. Lyapunovun irəli sürdüyü dayanıqlıq anlayışı o qədər uğurlu və ümumiləşdiricidir ki, o hazırda da elm və texnikanın müxtəlif sahələrində geniş istifadə olunur. İstənilən idarəetmə sistemini layihə etdikdə ilk növbədə onun dayanıqlı olmasını təmin etmək lazımdır. Lakin sistem eyni zamanda müəyyən keyfiyyət göstəricilərini də ödəməlidir. Bu səbəbdən dayanıqlıq zəruri olsa da kafi sayıla bilməz. Əgər girişin kiçik dəyişməsinə çıxışın da kiçik dəyişməsi uyğun gələrsə – belə sistemlər (obyektlər) praktiki baxımından dayanıqlı sayıla bilər. Dayanıqlıq sistemin məxsusi (daxili) xüsusiyyəti olduğundan xarici qüvvədən asılı deyil. Belə ki, idarə təsirini müvafiq qaydada seçməklə dayanıqsız olan uçuş aparatlarını, nüvə reaktorlarını və s. dinamik tarazlıqda saxlamaq mümkündür. Dinamik sistemə təsir edən ani qüvvələr kəsildikdən sonra əgər sistem əvvəlki dinamik vəziyyətinə qayıdarsa, ona dayanıq sistem deyilir. Hər hansı bir səbəbdən müvazinətdən çıxarılmış tənzimləmə sistemi müəyyən zaman içərisində özü öz müvazinət vəziyyətini bərpa edərsə, belə sistemə dayanıq sistem deyilir. Dayanıqlıq dinamik sistemlərin əsas müsbət xassəsidir. Dinamik sistemlərin dayanıqlığı ziyazi üsullarla təyin olunur. Sistemin dayanıqlığını təyin etmək üçün:

  1. Onun diferensial tənliyi qurulur;
  2. Diferensial tənlik həll edilir;
  3. Əgər diferensial tənliyin xarakteristik tənliyinin kökləri mənfi işarəli həqiqi köklər alınarsa, onda həmin sistem dayanıqlı olur.

Avtomatik İdarəetmə Nəzəriyyəsində dayanıqlığı təmin etmək üçün aşağıdakı üsullardan istifadə olunur:

  1. Lyapunovun 1-ci üsulu;
  2. Lyapunovun 1-ci üsulu;
  3. Köklər üsulu;
  4. Cəbri dayanıqlıq kriteriyaları – Hurvis, Raus;
  5. Tezlik dayanıqlıq kriteriyaları – Mixaylov, Naykvist.

Dayanıqlığın cəbri kriteriyaları[redaktə | əsas redaktə]

  1. Raus dayanıqlıq kriteriyası - Tənzimləmə nəzəriyyəsinin ehtiyacı ilə (tələbilə) əlaqədar olaraq Maksvelin təklifi ilə Raus tərəfindən (1874-1875) bu cəbri kriteriya işlənilib hazırlanmışdır.
  2. Hurvits dayanıqlıq kriteriyası - Bu kriteriyanı buxar və hidravlik turbinlərin tənzimləmə nəzəriyyəsi məsələlərini tədqiq edən məşhur çex (slovak) alimi Stodolanın təklifi ilə alman alimi Hurvits 1895-ci ildə yaratmışdır. Hurvits həmin ildə istənilən tərtibli xarakteristik tənliyin kökləri haqqında ümumi mühakimə (mülahizə metodunu) vermişdir. Hurvits kriteriyası sadə olduğundan geniş yayılmışdır. Kriteriya sistemin diferensial tənliyinin əmsalları əsasında qurulmuş bir determinantdan ibarətdir.
  3. Vişneqradski kriteriyası - 1876-cı ildə Vişneqradski üçüncü tərtibli tənliklə təsvir olunan tənzimləmə sisteminin dayanıqlığını təyin edən metodu ilk dəfə təklif etmişdir.

Dayanıqlığın tezlik kriteriyaları[redaktə | əsas redaktə]

  1. Mixaylov dayanıqlıq kriteriyası -
  2. Naykvist dayanıqlıq kriteriyası - Naykvist dayanıqlıq kriteriyası 1932-ci ildə təklif edilmişdir. Bu kriteriya açıq sistemin amplitud-faza tezlik xarakteristikasına əsasən qapalı sistemin dayanıqlı olub-olmaması barədə mühakimə yürütməyə imkan verir ki, bu da hesablamanı xeyli asanlaşdırır.

Mənbə[redaktə | əsas redaktə]