Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
CW01 - Teorie
měření a
regulace
Ústav technologie, mechanizace a řízení staveb
© 2014 - Ing. Václav Rada, CSc.ZS – 2014/2015
cv. 7.0Teorie regulace
© 2014 - Ing. Václav Rada, CSc.
2.z-1.tr
Teorie regulace 1
Teorie měření
a regulace
ZS – 2014/2015
Ústav technologie, mechanizace
a řízení staveb
T- MaR
© VR - ZS 2010/2011
Další hlavní téma předmětu
se dotýká obsáhlé oblasti
řízení systémů ………….…
…. jsou míněny systémy technologické,
pohonné, apod. – jedná se tedy o
REGULACE
……
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
© VR - ZS 2009/2010
aneb
TEORIE ŘÍZENÍ
Základy
KYBERNETIKY
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE REGULACE
chcete-li
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Kybernetika
… popis obecných zákonitostí týkajících se řízení a řídicích systémů
i přenosu informací.
Velice úzce souvisí s rozvojem techniky, který nastal v období před
druhou světovou válkou a v jejím průběhu.
Hnacím motorem tehdejšího vývoje a pokroku bylo bohužel váleč-
nické úsilí.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Ruku v ruce s válečným úsilím a tedy s rozvojem zbrojního
průmyslu šel i všeobecný rozmach průmyslu a technologických
procesů, které začaly vyžadovat kvalitnější řízení, než které bylo,
dejme tomu, v polovině meziválečného období.
V té době se ukázalo, že člověk a jeho reakční doby jsou pro mnoho
procesů příliš dlouhé, že nestačí zpracovat potřebné množství
informací z procesu a vyhodnotit z nich příslušné zásahy.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Potvrdilo se tak známé, že člověk je málo pružným článkem řízení a
že je nezbytné ho nahradit stále pozorným, stále stejně rychle
reagujícím a stále stejně reagujícím nezávislým (automaticky
pracujícím) systémem.
Rozvíjející se technika nutně vyžadovala „odstranit“ člověka a jeho
působení ……
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Je známo, že jako první formulovali základní poznatky
N. Wiesner, J. Biglow a A. Rosenblueth
při studiu fyziologických procesů ve vztahu obsluha – stroj.
Vzhledem k časovému období to bylo z vojenské oblasti – při práci
na principech protileteckých zaměřovačů, při sledování jejich pra-
covních procesů a při praktické práci s nimi.
A nebyli sami, jen válečné utajování mnohé další osobnosti zamlčelo
tak, že se nakonec „ztratili“ v nejrůznějších válečnických archivech.
Ale naštěstí jejich výsledky a závěry už to tak striktně nepotkalo.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Diskuze kolem tehdejších poznatků a další rozvoj přijatých závěrů
vedlo v letech 1947 – 1948 k definování zásad nového oboru
nazvaného Kybernetics - Kybernetika.
Jméno bylo odvozeno od řeckého „kybernetikos“, které lze přeložit
jako kormidelník (ten co určuje směr).
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Nejdůležitější principy kybernetiky:Zpětná vazba …..
Informace …..
Model…..
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Zpětná vazba
Do základů byla zahrnuta i teorie řízení systémů založená na zpětné
vazbě a jejích účincích v systému řízení.
Teorie zpětné vazby byla definována již roku 1868, kdy o ní teh-
dejší význačný fyzik - teoretik C. Maxwell zveřejnil odbornou
studii, ale k dalšímu teoretickému rozvoji a návazně k aplikač-
nímu pojetí se „propracovala“ až v tomto období.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Zpětná vazba
Do základů byla zahrnuta i teorie řízení systémů založená na zpětné
vazbě a jejích účincích v systému řízení.
Teorie zpětné vazby byla definována již roku 1868, kdy o ní teh-
dejší význačný fyzik - teoretik C. Maxwell zveřejnil odbornou
studii, ale k dalšímu teoretickému rozvoji a návazně k aplikač-
nímu pojetí se „propracovala“ až v tomto období.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Zpětná vazba
Princip zpětné vazby byl znám již dříve v regulační technice a
používal se při návrhu zpětnovazebních zesilovačů pro účely
sdělovací techniky.
Zakladatelé kybernetiky ale rozpoznali, že jde o velmi obecný
princip. Je především zásluhou kybernetiky, že se stal obecně
známým a umožnil vysvětlit řadu dějů odehrávajících se v
nejrůznějších dynamických systémech.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Informace
Postupně vznikla exaktní teorie informace jako odnož teorie prav-
děpodobnosti. Informace doplnila náš fyzikální obraz světa v tom
smyslu, že jde o stejně důležitou entitu, jako je hmota či energie.
Informace je zřejmě nejfrekventovanějším pojmem, který kyberne-
tika přinesla. Zpracování informace se stává stále důležitějším a
pomalu ale jistě mění charakter našeho života.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Model
Systematické studium různých systémů vedlo k poznatku, že sys-
témy různé fyzikální podstaty mohou mít velmi podobné chování
a že chování jednoho systému můžeme zkoumat prostřednictvím
chování jiného, snáze realizovatelného systému ve zcela jiných
časových či prostorových měřítcích.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Model
Ukázalo se, že mnohé mechanické, hydraulické, pneumatické, te-
pelné a jiné systémy, jsou popsány formálně stejnými diferen-
ciálními rovnicemi jako elektrické obvody.
To vedlo k potřebě propracovat tuto analogii a využít ji i v praxi.
Vedlo to ke vzniku speciálních elektrických obvodů analogových
počítačů. Brzy však byly vytlačeny symbolickými modely na
číslicových počítačích.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
Za zakladatele kybernetiky je považován
americký matematik Norbert Wiener,
který vydal v roce 1948 knihu
„Kybernetika aneb Řízení a sdě-
lování u organismů a strojů“
Shromáždil, sladil a teoreticky skloubil a
následně v knize popsal své výsledky – de-
finoval teorie a principy tohoto základního
(systémového) vědního oboru.
Proto je považován za „otce kybernetiky“ a tato jeho kniha se
stala určitou „biblí“ kybernetických systémů a kybernetiků.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Model
Ukázalo se, že mnohé mechanické, hydraulické, pneumatické, te-
pelné a jiné systémy, jsou popsány formálně stejnými diferen-
ciálními rovnicemi jako elektrické obvody.
To vedlo k potřebě propracovat tuto analogii a využít ji i v praxi.
Vedlo to ke vzniku speciálních elektrických obvodů analogových
počítačů. Brzy však byly vytlačeny symbolickými modely na
číslicových počítačích.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
Za zakladatele kybernetiky je považován
americký matematik Norbert Wiener,
který vydal v roce 1948 knihu
„Kybernetika aneb Řízení a sdě-
lování u organismů a strojů“
Shromáždil, sladil a teoreticky skloubil a
následně v knize popsal své výsledky – de-
finoval teorie a principy tohoto základního
(systémového) vědního oboru.
Proto je považován za „otce kybernetiky“ a tato jeho kniha se
stala určitou „biblí“ kybernetických systémů a kybernetiků.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
V dalších letech se kybernetika vyvíjela odlišně v různých zemích.
Ve vyspělých západních zemích víceméně pojala obecnou teorii
systémů.
Řada oborů, které byly a jsou v základech součástí vědního oboru
kybernetika, se vyvíjí jako samostatné obory – například
informatika, umělá inteligence nebo neuronové sítě, i jiné oblasti.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
V zemích bývalého „socialistického tábora“ byla kybernetika z čistě
ideologických důvodů považována za „buržoazní pavědu“ – i když
jejími pravidly se (kupodivu) vedoucí strana a její aparát (a pocho-
pitelně i ostatní „normální“ vědní obory) řídili, aniž by „se o tom
mluvilo“.
Oficiálně začala být v těchto zemích přijímána až po polovině 60. let
– nejprve jako nechtěná nutnost a „nepotřebná“ teorie. Pak se naopak
stala do určité míry „módní“ vědou – naštěstí na velice krátkou dobu
víceméně po celém vyspělém světě – a následně tím, čím skutečně je
= zastřešující disciplínou pro mnoho oborů.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Tehdejší vůdčí síly v zemích bývalého „socialistického tábora“
dávali maximální důraz na původ a oblast z níž vyšla. Jejich
„pravdou“ bylo, že kybernetika jasně vyjadřuje jeden z hlavních rysů
buržoasního světového názoru, jeho nelidskost a snahu přeměnit
pracující v součástku stroje, ve výrobní nástroj a nástroj války.
Zároveň tvrdili, že je pro kybernetiku charakteristická imperialistická
utopie, podle níž má být živý, myslící člověk, jenž bojuje za své
zájmy, nahrazen ve výrobě i ve válce strojem. Takto zjednodušovali
její podstatu a principy a zkreslovali její aplikační sílu,
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Kybernetika patří k systémovým vědám.
Je jednou ze „základních“ vědních disciplin.
Její dopad do všech ostatních věd je obrovský a mnohdy si ho ani
neuvědomujeme.
Kybernetika se zabývá velice rozmanitými problémy z oblastí
jednotlivých speciálních věd ze systémového pohledu (jak lze
konstatovat současnou terminologií).
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Zabývá se systémy, které informace přijímají, ukládají, zpracovávají
a na jejich základě činí rozhodnutí – naplňují cíl (zjednodušeně
řečeno – většinou formou nápravných opatření).
Informace – signály, které vysílá jako výsledek řídicí systém –
nabývají vzhledem k definovanému cíli určitého smyslu.
A je jedno, o jakou oblast života se jedná – jen je nutno
výsledky správně a relevantně interpretovat.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Jako mnoho jiných disciplín i kybernetika nemá jedinou definici, ale
v literatuře jich existuje celá řada. Asi nejlépe vystihuje podstatu
kybernetiky jako systémové vědy definice tato:
Kybernetika je věda, která se zabývá obecnými
principy řízení a přenosu informací ve strojích a
živých organismech.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Předmětem studia kybernetiky nejsou úplně obecné systémy, ale tzv.
kybernetické systémy a jejich kybernetická teorie systémů (pro zo-
brazování systémů používá množinové vyjádření).
Takové systémy jsou samořídicími se systémy, které jsou složené
v nejjednodušším případě ze dvou dílčích systémů (jeden je subjekt
řízení – část která řídí, a druhý je objektem řízení – část, která je
řízena). Mezi nimi existuje vzájemné informační působení.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Kybernetické systémy mají cílové chování, což je vlastnost
systémů vyznačujících se vědomím.Předmětem kybernetiky je aspekt řízení, regulací, extremálního
řízení – to je obsahem
kybernetické teorie regulace.
Problémy učících se a vyvíjejících se systémů se zabývá
kybernetická teorie učení.
© VR - ZS 2014/2015
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
TEORIE ŘÍZENÍ
TEORIE ŘÍZENÍ - KYBERNETIKA
Základem kybernetických systémů jsou informace a informační
procesy představující novou kvalitu.
Jsou sice vždy vázány na látkové nebo energetické nosiče, nelze je
však redukovat na látkové nebo energetické procesy. Jsou obsaženy
v části nazývané
kybernetickou teorií informace.
© VR - ZS 2010/2011
T- MaR
TEORIE ŘÍZENÍ
© VR - ZS 2009/2010
Důležité pojmy kybernetiky
Mechanizace – proces zavádění strojních mechanizmů osvobozu-
jících člověka od fyzické náročné pracovní činnosti. Ovládání strojů
je svěřeno plně člověku.
Automatizace – vývojové stadium řídicích systémů, kdy jsou
určité řídicí činnosti člověka přebírány strojem (regulačním
systémem).
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
TEORIE ŘÍZENÍ
© VR - ZS 2014/2015
Důležité principy kybernetiky
Řízení – cílevědomé působení na řízený objekt s úmyslem dosažení
stanoveného (předepsaného, zadaného, určeného) cíle. Obvyklými
ukazateli jsou: spolehlivost, kvalita, přesnost, nižší náklady, úspora
materiálu, rychlejší reakce na poruchy a požadavky zadání, atd.
Ruční řízení – cílevědomé působení člověka přímo na objekt, aby
bylo dosaženo stanoveného cíle.
Pozn. – ruční řízení může být se zpětnou vazbou i bez ní – záleží na
fyzickém a technickém provedení systému (!).
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
Regulace – je definována jako schopnost kybernetických systémů
udržovat sledovanou veličinu na stálé (požadované) úrovni, hodnotě
(přibližně nebo přesně, podle dalších vlastností) a eliminovat tím
působící rušivé vlivy nebo třeba změny sledované hodnoty – v regu-
lacích neexistuje automatická změna parametrů – systémy pro svou
činnost vyžadují existenci (fungující) zpětné vazby, která uzavírá
obvod řízení.
Někdy se hovoří o tom, že speciálním druhem je řízení bez zpětné
vazby --- správně však se má v tomto případě hovořit o „ovládání“
– které je charakterizováno právě NEPŘÍTOMNOSTÍ obvodů zpětné
vazby.
© VR - ZS 2014/2015
ŘÍZENÍ
T- MaR
TEORIE ŘÍZENÍ
© VR - ZS 2009/2010
Důležité principy kybernetiky
Automatické řízení – dtto s vyloučením účasti člověka v někte-
rých fázích procesu řízení. Může být přímé, kdy není potřeba zvlášt-
ního přívodu energie pro řídicí proces. Nebo nepřímé, které si přívod
energie vyžaduje.
Ovládání (řízení v otevřeném obvodě, řízení bez zpětné vazby) –
je to řízení probíhající podle předem stanovených (zadaných) pravi-
del (algoritmů) a bez kontroly provedení řídicích příkazů. Příkladem
je řízení dopravních světel na křižovatce, dodávky zboží bez ob-
jednávek, apod.
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
© VR - ZS 2009/2010
ŘÍZENÍÚvodní slovo
Zjednodušený základní přístup k problematice využívá bloková
funkční schemata a jejich matematický popis = diferenciální
časově závislé rovnice popisující dynamické chování
jednotlivých prvků schematu (skutečné soustavy, procesu).
V praktických úlohách se řeší, jak „ovládnout“ (řídit,
regulovat) dynamické - ale i statické vlastnosti –
dané soustavy, aby plnila úkoly na ni kladené a
zároveň, aby vyhovovala v reálném provozu a přitom
byla realizována za ekonomicky únosnou cenu.
Nedá se říci, že by toho bylo málo …
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
© VR - ZS 2009/2010
ŘÍZENÍÚvodní slovo
Z toho plyne, že při návrhu regulovaných (řízených) systémů je
potřeba provázat návrh vlastního systému s návrhem jeho regulač-
ních a řídicích prvků a tedy systému (obvodu) jako celku.
Jen tak budou respektovány fyzické vlastnosti skutečných prvků –
existujících v systému i těch, ze kterých bude systém realizován.
Že budou respektovány vzájemné vazby jednotlivých prvků (i když
se jich – těch vazeb – regulační systém přímo nedotýká) !
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
© VR - ZS 2009/2010
ŘÍZENÍ* druhy automatické regulace
-- regulovaná soustava + regulátor + zpětná vazba + …..
-- charakteristické vlastnosti – regulační odchylka, přes-
nost regulace
* vztahy a matematický popis
-- statické a dynamické charakteristiky, diferenciální rov-
nice, přenosová funkce, přechodové charakteristiky, frek-
venční charakteristiky, dopravní zpoždění, nelinearity
-- statické a astatické prvky ( 0. až 3. řád)
* realizační prvky (akční členy, regulátory, pohony)
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
TEORIE ŘÍZENÍ
© VR - ZS 2009/2010
Základy teorie řízení
V teorii řízení jde o systémy reagující v časové závislosti na
podněty – buď podněty vyžádané (zadání nového stavu nebo reakce
na změny výstupu) nebo podněty přicházející z okolí (většinou
formou poruch).
Matematicky je to oblast popisovaná diferenčními a diferenciálními
rovnicemi.
Přitom nelze pominout oblasti statické (na čase nezávislé) popisující
základní charakteristiky a vlastnosti sledovaných systémů.
Tam je matematika na úrovni soustavy lineárních a nelineárních
rovnic a nerovnic.
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
TEORIE ŘÍZENÍ
© VR - ZS 2009/2010
Základy teorie řízení
Základní struktura systému automatického řízení
regulátor R regulovaná soustava S
XW
Y
jedná se o časově závislé systémy a tedy i časově závislé proměnné,
správně w(t), x(t) a y(t)
Základní struktura systému automatického řízení
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
TEORIE ŘÍZENÍ
© VR - ZS 2009/2010
Základy teorie řízení
w(t) ... žádaná hodnota vstupní veličiny
x(t) ... řídicí veličina na výstupu regulátoru a zároveň na vstupu
regulované soustavy
y(t) ... výstupní veličina regulované soustavy (objektu řízení).
Základní struktura systému automatického řízení
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
TEORIE ŘÍZENÍ
© VR - ZS 2009/2010
Základy teorie řízení
Základní schema zpětnovazebního regulačního obvodu.
-
wx ye
Regulátor
člen zpětné vazby
soustava
u
uy
regulovaná veličina
signál zpětné vazby
žádaná
hodnota
regulační odchylkaporucha
Základní schema zpětnovazebního systému
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
TEORIE ŘÍZENÍ
© VR - ZS 2009/2010
Základy teorie řízení
Pokud je regulátor informován o výsledcích své regulační činnosti
zpětnou vazbou, vznikne regulační obvod, jehož blokové schema je
Základní struktura systému automatického řízení
-
w PR
x
yuw
ue
ŮČR VZ
MČ - ZPV
RS
u1 u2 u3
uy
AO
u4
regulovaná
veličina
signál zpětné
vazby
žádaná
hodnota
regulační odchylka
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
TEORIE ŘÍZENÍ
© VR - ZS 2009/2010
Základy teorie řízení
Zpětnovazební regulační obvod má tyto úkoly:
zabezpečit, aby regulovaná veličina co nejlépe sledovala časový
průběh řídicí veličiny – splnění tohoto požadavku charakterizují
vlastnosti obvodu z hlediska řízení
kompenzovat účinky poruchových signálů tak, aby se jejich pů-
sobení neprojevilo (pokud možno vůbec) v časovém chování
výstupní regulované veličiny.
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
TEORIE ŘÍZENÍ
© VR - ZS 2009/2010
systémy automatického řízení a regulace
lineární nelineární
spojité diskrétní hybridní
stacionárníí nestacionární
se
soustředěný
mi parametry
s
rozloženými
parametry
deterministické stochastické
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
Informace a řízení jsou dva základní pojmy
kybernetiky.
Klasifikace typů řízení je dělí na čtyři (základní) typy:
regulace
adaptivní řízení
extremální regulace
učení
ŘÍZENÍ
© VR - ZS 2010/2011
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
extremální regulace – systém je schopen vyhledat nejvýhod-
nější požadovanou hodnotu a dosáhnout tak co nejlepšího výsledku
(nejlepší chování celého systému) v daných omezujících podmín-
kách a podle zadaného kriteria optimality – systém může v určitých
mezích automaticky měnit pouze jeden ze svých parametrů, kterým
je řídicí veličina – struktura a ostatní parametry jsou neměnné.
optimální regulace – algoritmus řízení či regulace je průběžně
optimalizován podle předem zadaného (zvoleného) optimalizačního
kritéria (např. kritéria kvality regulace, minima doby přechodového
děje, energetického minima, ….…)
© VR - ZS 2010/2011
ŘÍZENÍ
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
adaptivní řízení – systém se umí přizpůsobovat měnícímu se
prostředí tím, že na základě průběžného příjmu informací ze sebe
sama, ze své činnosti (ze svého působení) i z prostředí, mohou
změnou své struktury a změnou více než jednoho parametru od-
straňovat nejistotu o vlastnostech systému a o vnějších vlivech,
hovoří se o přizpůsobování se – tyto přizpůsobující se systémy
existují ve všech oblastech života
© VR - ZS 2010/2011
ŘÍZENÍ
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
učení – systémy, které na základě rozboru opakovaných podnětů a
svých vlastních dosavadních reakcí na podněty, umí dosáhnout
účelnějšího chování (což nemusí být vždy optimálním výsledkem),
tzn. opravovat své chování tak, aby co nejlépe vyhovovalo prostředí
a omezením z tohoto prostředí plynoucí.
© VR - ZS 2010/2011
ŘÍZENÍ
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
Analogová regulace – probíhá v čase spojitě (kontinuálně) –
každý bod má pro časový průběh existující limitní
hodnotu zprava i zleva
Číslicová (digitální) regulace – probíhá v čase nespojitě – ří-
dící či regulační orgán je obvykle realizován na bázi
počítače nebo mikroprocesoru (alespoň jeden člen
R.O. má číslicový – nespojitý - charakter)
Pulsní regulace – probíhá v čase nespojitě – řídící či regulační
orgán působí na řízený objekt v určitých frekvenčně
i amplitudově definovaných pulsech
© VR - ZS 2010/2011
ŘÍZENÍ - regulace
Uvedené typy regulací existují (pochopitelně) i v řízení.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
Deterministická regulace – řízení podle signálů přesně defi-
novaných (definovaných typů) = předem známých
Stochastická regulace – řízení podle signálů nedefinovaných
časově a i amplitudově a tvarově = signálů předem
neznámých
Adaptivní regulace – řídící či regulační algoritmus je podle
zadaného úpravného (opravného, korekčního)
algoritmu ovlivňován realitou řízené či regulované
veličiny – algoritmus se tedy mění podle okamži-
tého stavu řízeného či regulovaného procesu
© VR - ZS 2010/2011
Uvedené typy regulací existují (pochopitelně) i v řízení.
ŘÍZENÍ - regulace
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
Logická regulace – řízení na základě binární logiky a základ-
ních logických zákonů – vykonávají se jen logické
operace
Sekvenční regulace – v čase postupně probíhající řízení podle
předem zadaného řídícího či regulačního schematu –
bez zpětnovazební kontroly řízené či regulované
reality
Regulace pevnou logikou (logickým polem) – předem napro-
gramované řízení (obvykle kombinace logického a
sekvenčního) v integrovaném obvodě (nebo paměti
mikroprocesoru)
© VR - ZS 2010/2011
ŘÍZENÍ - regulace
Uvedené typy regulací existují (pochopitelně) i v řízení.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
Fuzzy regulace – řízení probíhá podle principů fuzzy logiky
nebo tzv. jazykových modelů – umožňuje defino-vat
hodnotově neurčité (vágní) „mezi-stavy“ typu:
skoro, menší než, větší než, skoro roven, apod.,
definované např. slovně či porovnáváním
Regulace selskou logikou – využívá princip definování
algoritmu neurčitého (vágního) typu ………
© VR - ZS 2010/2011
ŘÍZENÍ - regulace
Uvedené typy regulací existují (pochopitelně) i v řízení.
T- MaRMĚŘENÍ – TEORIE A PRINCIPY
Dále existují:
- kybernetická teorie automatů,
- kybernetická teorie her,
- kybernetická teorie algoritmů,
- ……
které se zabývají příslušnými oblastmi ze systémového
pohledu kybernetiky.
© VR - ZS 2010/2011
ŘÍZENÍ - regulace
Základní pojmy
Analogová regulace – probíhá v čase spojitě (kontinuálně) –
každý bod má pro časový průběh existující limitní
hodnotu zprava i zleva
Číslicová (digitální) regulace – probíhá v čase nespojitě –
řídící či regulační orgán je obvykle realizován na
bázi počítače nebo mikroprocesoru (alespoň jeden
člen R.O. má číslicový – nespojitý - charakter)
Pulsní regulace – probíhá v čase nespojitě – řídící či regulač-
ní orgán působí na řízený objekt v určitých frek-
venčně i amplitudově definovaných pulsech
T- MaRKYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
Logická regulace – řízení na základě binární logiky a
základních logických zákonů – vykonávají se
jen logické operace
Sekvenční regulace – v čase postupně probíhající řízení
podle předem zadaného řídícího či regulačního
schematu – bez zpětnovazební kontroly řízené
či regulované reality
Regulace pevnou logikou (logickým polem) – předem
naprogramované řízení (obvykle kombinace
logického a sekvenčního) v integrovaném
obvodě (nebo paměti mikroprocesoru)
T- MaRKYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
Základní pojmy
Deterministická regulace – řízení podle signálů přesně defi-
novaných (definovaných typů) = předem známých
Stochastická regulace – řízení podle signálů nedefinovaných
časově a i amplitudově a tvarově = signálů předem
neznámých
Adaptivní regulace – řídící či regulační algoritmus je podle
zadaného úpravného (opravného, korekčního)
algoritmu ovlivňován realitou řízené či regulované
veličiny – algoritmus se tedy mění podle okam-
žitého stavu řízeného či regulovaného procesu
T- MaRKYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
Základní pojmy
Optimální regulace – algoritmus řízení či regulace je průběž-
ně optimalizován podle předem zadaného (zvole-
ného) optimalizačního kritéria (např. kritéria
kvality regulace, minima doby přechodového děje,
energetického minima, ….…)
Extremální regulace – algoritmus řízení či regulace je podmi-
ňován extremálními požadavky vycházejícími z
potřebných (vyžadovaných) vlastností
T- MaRKYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
Základní pojmy
Fuzzy regulace – řízení probíhá podle principů fuzzy logiky
nebo tzv. jazykových modelů – umožňuje defino-
vat hodnotově neurčité (vágní) „mezi-stavy“ typu:
skoro, menší než, větší než, skoro roven, apod.,
definované např. slovně či porovnáváním
Regulace selskou logikou – využívá princip definování
algoritmu neurčitého (vágního) typu ………
Uvedené typy regulací existují (pochopitelně) i v řízení
T- MaRKYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
Základní pojmy
STABILITA – vyrovnaný (ustálený) stav systému při kterém
je zachovávána hodnota všech stavových veličin
STABILIZACE – proces zabezpečení (dosažení) stálosti
stavu a zaručující návraty do tohoto stavu vždy když je
systém vyveden z rovnovážného stavu
KVALITA REGULACE – soubor vlastností zaručující
dosažení stanoveného cíle řízení bez ohledu na momentální i
výchozí stav systému (regulovaného objektu) – je
charakterizováno délkou doby odezvy a typem průběhu –
obvykle udávána jako minimální plocha pod integrálem
regulačního pochodu
T- MaRKYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
Základní pojmy
PŘESNOST REGULACE – dovolená odchylka skutečné
hodnoty výstupní veličiny od požadované – reprezentuje
statické vlastnosti systému
PŘESNOST ŘÍZENÍ – dovolená odchylka skutečné
hodnoty regulační odchylky
T- MaRKYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
Základní pojmy
T- MaR
© VR - ZS 2009/2010
… a to by bylo
vše
7......
T- MaRKYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY
T- MaR
© VR - ZS 2009/2010
ŘÍZENÍ
KYBERNETIKA – TEORIE A PRINCIPY