2. Структурные схемы объектов управления. Понятие черного ящика.

Первой задачей, которую решает исследователь при построении математической модели объекта управления, является выделение объекта управления из рассматриваемого технологического процесса, что определятся целью и алгоритмом управления. На первом этапе исследователю неизвестно какая модель ему необходима для построения системы, т.к. это зависит от структуры системы и достижимых для данной структуры качественных показателей, что разработчику на начальном этапе неизвестно. Обычно на первом шаге достаточно передаточной функции по управляющему воздействию и модели возмущующих воздействий, приведенных к выходу объекта управления, для построения классической системы с отрицательной обратной связью. В этом случае объектом управления является канал техпроцесса от точки приложения управляющего воздействия до точки снятия выходного сигнала. Остальное относится к внешней среде, которая воздействует на систему как возмущающие воздействия.При усложнении алгоритма управления и расширении объема используемой информации с техпроцесса, соответственно расширяется и объект управления.

Объект управления удобно представлять в виде многополюсника, изображенного на рисунке 3, имеющего в общем случае несколько входов и несколько выходов. На рисунке - наблюдаемые входы,

Рисунок 3 Структурная схема

объекта идентификации

- наблюдаемые выходы,

Такой многомерный объект (с nвыходами) обычно описывается в векторной форме, но может разбиваться наnодномерных объектов, каждый с

Рисунок 4 Структурная схема одномерного

объекта.

одним выходом. При решении одномерной задачи строится одномерная структурная схема для требуемого выходного параметра.

Выделим из вектора входных факторов три категории переменных:

• измеряемые входы F₁, F₂ , …

• управляющие входы u₁, u₂, …

• неизмеряемые (неконтролируемые) входы f₁, f₂, …

Тогда стуктура идентифицируемого объекта будет иметь вид

Задачей идентификации является получение уравнения, в котором неизвестны:

1) вид функции или, как говорят, структура модели.

2) значения (оценки) вектора коэффициентов b.

По наличию априорной информации объеты могут быть разделены [ ] на группы:

• объекты для которых изместны уравнения вплоть до приблизительных значений вектора коэффициентов,

• объекты для которых конкретный вид уравнений и численные значения коэффициентов неизветны, но имеется некоторая априорная информации, например, объект линеен, переходные процессы носят монотонный характер и т.д., по которым можно задаться видом уравнений.

• объекты относительно которых отсутствует какие-либо априорные сведения.

При идентификации такого объекта на основании экспериментальных данных требуется определить или задаться структурой модели. Объекты последнего типа получили название “черного ящика”. В этом случае анализируются экспериментальные данные и по виду зависимости между входными и выходной величинами выбирается вид уравнения модели.