14. Reguladores automáticos. Clasificación de los reguladores según el tipo de energía utilizada, las leyes de regulación, la naturaleza del impacto regulatorio. Alcance, ventajas y desventajas.

Reguladores automáticos.

El dispositivo, con la ayuda del cual los sistemas de control proporcionan un mantenimiento automático del valor tecnológico en torno al valor establecido, se denomina regulador automático. El regulador es uno de los elementos de un sistema cerrado.

La entrada del controlador automático se alimenta con la corriente yt y dado y 3 valor controlado. desajuste entre ellos y ti 3 conduce a un cambio en el valor de salida del controlador x p

Esta dependencia en términos relativos (en tu = 0)

llamó ley de regulación. Cada regulador específico tiene su propia ley de regulación.

Clasificación de los reguladores.

Por la presencia de energía de entrada. Los reguladores se dividen en los que no tienen fuente de alimentación auxiliar y los que la tienen. Reguladores sin fuente de energía auxiliar la energía del medio regulado se utiliza para mover el cuerpo regulador. Son de diseño simple, operación confiable, no requieren fuentes de energía externas, pero tienen energía limitada para accionar el cuerpo regulador. Dichos reguladores se utilizan en los casos en que la actuación del órgano regulador no requiere gran esfuerzo y para ello es suficiente la potencia del dispositivo de medida, y además, si no se imponen requisitos estrictos a la calidad del proceso transitorio.

Para reguladores con fuente auxiliar energía, el movimiento del cuerpo regulador se realiza mediante un accionamiento adicional que actúa desde una fuente externa. Requieren energía externa adicional y tienen un diseño más complejo. Estos reguladores pueden proporcionar una regulación de alta calidad.

Por tipo de energía utilizada Los reguladores se dividen en hidráulicos, eléctricos y neumáticos.

Por tipo de valor controlado hay reguladores de temperatura, presión, caudal, nivel, concentración y otras magnitudes.

Por la naturaleza de la acción. Los reguladores se dividen en aquellos con características directas e inversas. Para el primero de ellos, un aumento en la señal de entrada provoca un aumento en el valor de salida, y para el segundo, viceversa.

Por la naturaleza del impacto regulatorio Es posible distinguir reguladores intermitentes y continuos. Reguladores acción intermitente un cambio continuo en el valor de entrada corresponde a un cambio intermitente en la acción de control en al menos uno de los elementos del controlador, lo que afecta significativamente la operación del controlador como un todo. A su vez, se dividen en posicional, tanto como impulso. Reguladores acción continua un cambio continuo en el valor de entrada corresponde a un cambio continuo en su valor de salida.

Según la ley de regulación Los reguladores continuos se dividen en integral, proporcional, proporcional-integral, proporcional-diferencial y proporcional-integral-diferencial. Actualmente, en la automatización de empresas químicas se utilizan controladores posicionales y, en mayor medida, controladores de acción continua.

La tarea principal de los sistemas de control es estabilizar los parámetros del proceso en un nivel dado bajo la influencia de influencias perturbadoras externas que actúan sobre el objeto de control. Esto se hace mediante sistemas automáticos de estabilización. Otra tarea igualmente importante es la tarea de proporcionar una transición de software a nuevos modos de operación. La solución a este problema se lleva a cabo utilizando el mismo sistema de estabilización, cuya configuración varía desde el generador de programas.

El diagrama de bloques de un sistema AR de bucle único por el objeto de control se muestra en la Fig.1. Sus elementos principales son: AR - regulador automático, UM - amplificador de potencia, IM - actuador, RO - cuerpo regulado, SOU - el objeto de control en sí, D - sensor, NP - convertidor de normalización, ZD - setter, ES - elemento de comparación.

Variables: Yz - señal de ajuste, e - error de control, U P - señal de salida del regulador, U y - tensión de control, h - movimiento del regulador, Q r - consumo de materia o energía, F - influencia perturbadora, T - ajustable parámetro, Y OS - señal de retroalimentación (voltaje o corriente de salida del transductor).

El convertidor normalizador realiza las siguientes funciones:

• convierte una señal de sensor no estándar en una señal de salida estándar;
• realiza el filtrado de señales;
• realiza la linealización de la característica estática del sensor para obtener un rango lineal.

Para fines de cálculo, el circuito original se simplifica al circuito que se muestra en la Fig. 2, donde AR es el controlador, OS es el objeto de control.

Elección del canal de control

Un mismo parámetro de salida de un objeto puede ser controlado por diferentes canales de entrada.

A la hora de elegir el canal de control deseado, se tienen en cuenta las siguientes consideraciones:

• De todas las acciones de control posibles, se selecciona, suministra o retira del objeto un flujo de materia o energía de este tipo, cuyo cambio mínimo provoca el cambio máximo en el valor controlado, es decir, la ganancia en el canal seleccionado debe ser, si es posible, máximo. Luego, en este canal, puede proporcionar la regulación más precisa.
• El rango de cambio permisible en la señal de control debe ser suficiente para compensar completamente las máximas perturbaciones posibles que ocurren en este proceso, es decir, se debe proporcionar un margen de potencia de control en este canal.
• El canal seleccionado debe tener propiedades dinámicas favorables, es decir, el retardo t 0 y la relación t 0 /T 0 , donde T 0 es la constante de tiempo del objeto, debe ser lo más pequeño posible. Además, el cambio en los parámetros estáticos y dinámicos del objeto a lo largo del canal seleccionado con un cambio en la carga o con el tiempo debe ser insignificante.

Principales indicadores de calidad regulatoria

A sistemas automáticos regulación, se imponen requisitos no solo sobre la estabilidad de los procesos de control en todo el rango de cargas en el objeto, sino también para garantizar ciertos indicadores de calidad del proceso de control automático.. Ellos son:

• Error de regulación (componentes estadísticos o rms).
• Regulación del tiempo.
• Excederse.
• índice de fluctuación.

Factor de control dinámico R d , que se determina a partir de la fórmula

donde el significado de las cantidades Y 0 e Y 1 está claro en la Fig.3.

El valor de R d caracteriza el grado de influencia del regulador sobre el proceso, es decir, el grado de reducción de la desviación dinámica en el sistema con y sin regulador.

La cantidad de sobreimpulso depende del tipo de señal procesada. Al calcular la acción del paso de acuerdo con la señal de la tarea, el valor de sobreimpulso está determinado por la fórmula

donde los valores de X m y X y se muestran en la Fig.4.

Al calcular el efecto perturbador, el valor de sobreimpulso se determina a partir de la relación

donde los valores de X m y X y se muestran en la Fig. 5

controlar el tiempo- este es el tiempo durante el cual el valor controlado en el proceso transitorio comienza a diferir del valor constante en menos de un valor predeterminado b, donde b es la precisión del control. Los ajustes del controlador se eligen para proporcionar el valor mínimo posible del tiempo de regulación total o el valor mínimo de la primera media onda del transitorio.

En algunos sistemas AP, ocurre un error que no desaparece incluso después de un largo período de tiempo; esto error de control estático-e s.

Para reguladores con componente integral, los errores en estado estacionario son teóricamente iguales a cero, pero pueden existir errores prácticamente insignificantes debido a la presencia de zonas muertas en los elementos del sistema.

Índice de vibraciones M caracteriza la magnitud del módulo máximo de la función de transferencia de frecuencia de un sistema cerrado (a la frecuencia de resonancia) y, por lo tanto, caracteriza las propiedades oscilatorias del sistema. El índice de fluctuación se ilustra claramente en el gráfico de la Fig.6.

Convencionalmente, se considera que el valor de M = 1.5e 1.6 es óptimo para sistemas industriales, ya que en este caso s se proporciona en el rango de 20 a 40%. A medida que aumenta M, aumenta la oscilación en el sistema.

En algunos casos, se normaliza el ancho de banda del sistema w p, que corresponde al nivel de ganancia en un sistema cerrado de 0,05. Cuanto mayor sea el ancho de banda, mayor será la velocidad del sistema cerrado. Sin embargo, esto aumenta la sensibilidad del sistema al ruido en el canal de medición y aumenta la dispersión del error de control.

Al ajustar los reguladores, puede obtener una cantidad bastante grande de transitorios que cumplan con los requisitos especificados. Por lo tanto, existe cierta incertidumbre en la elección de valores específicos de la configuración del controlador. Para eliminar esta incertidumbre y facilitar el cálculo de ajustes, se introduce el concepto de procesos de control típicos óptimos.

Hay tres procesos típicos:

donde e es el error de control.

Las ventajas de este proceso incluyen alta velocidad (primera media onda) con una oscilación bastante significativa. Además, la optimización de este criterio con respecto a la configuración del controlador se puede realizar de forma analítica, numérica o mediante modelado (en un AVM).

Típico esquema estructural regulador

El regulador automático (Fig. 10) consta de: una memoria - un dispositivo maestro, una SU - un dispositivo de comparación, un UPA - un dispositivo de amplificación y conversión, un BN - una unidad de configuración.

El dispositivo de conducción debe generar una señal de referencia altamente estable (configuración del controlador) o cambiarla de acuerdo con un programa específico. El comparador permite comparar la señal de referencia con la señal de realimentación y formar así el valor del error de control e p . El dispositivo convertidor-amplificador consta de un bloque para generar un algoritmo de control, un bloque para configurar los parámetros de este algoritmo y un amplificador de potencia.

Clasificación de los reguladores

Los reguladores automáticos se clasifican por finalidad, principio de funcionamiento, caracteristicas de diseño, el tipo de energía utilizada, la naturaleza del cambio en la medida reglamentaria, etc.

Según el principio de funcionamiento, se dividen en reguladores de acción directa e indirecta. Los reguladores de acción directa no utilizan energía externa para los procesos de control, sino que utilizan la energía del propio objeto de control (ambiente regulado). Un ejemplo de dichos reguladores son los reguladores de presión. En los reguladores automáticos de acción indirecta se requiere una fuente de alimentación externa para su funcionamiento.

Según la naturaleza de la acción, los reguladores se dividen en continuos y discretos. Controladores discretos, a su vez, se dividen en relé, digital y pulso.

Según el tipo de energía utilizada, se dividen en electrónica, neumática, hidráulica, mecánica y combinada. La elección del regulador según el tipo de energía utilizada está determinada por la naturaleza del objeto de regulación y las características del sistema automático.

Según la ley de regulación, se dividen en reguladores de dos y tres posiciones, reguladores típicos (integrales, proporcionales, proporcionales-diferenciales, proporcional-integral y proporcionalmente integral-diferencial controladores - abreviados I, P, PD, PI y controladores PID), controladores con estructura variable, adaptativos (autoajuste) y controladores óptimos. Los reguladores de dos posiciones son muy utilizados debido a su sencillez y bajo coste.

Según el tipo de funciones que realizan, los reguladores se dividen en reguladores automáticos de estabilización, reguladores de programa, correctivos, reguladores de relación de parámetros y otros.

Selección del tipo de regulador

La tarea del diseñador es elegir un tipo de regulador que proporcione la calidad de regulación deseada al mínimo costo y la máxima confiabilidad.

Para seleccionar el tipo de regulador y determinar su configuración, debe saber:

• Características estáticas y dinámicas del objeto de control.
• Requisitos para la calidad del proceso regulatorio.
• Indicadores de calidad regulatoria para reguladores seriales.
• La naturaleza de las perturbaciones que actúan sobre el proceso de regulación.

La selección de un tipo de controlador generalmente comienza con los controladores de dos posiciones más simples y puede terminar con controladores de microprocesador autoajustables.

Considere los indicadores de calidad de los reguladores en serie. Se supone que los controladores continuos que implementan las leyes de control I, P, PI y PID son en serie.

Teóricamente, con la complicación de la ley de regulación, la calidad del sistema mejora. Se sabe que el valor de la relación entre el retardo y la constante de tiempo del objeto c tiene la mayor influencia en la dinámica de regulación. La eficiencia de la compensación de la perturbación escalonada por parte del regulador se puede caracterizar con precisión por el valor del coeficiente dinámico de regulación R d y la velocidad, por el valor del tiempo de regulación. Teóricamente, en un sistema con retardo, el tiempo mínimo de control es t pvin =2/.

Tiempo de regulación mínimo posible para varios tipos reguladores con su configuración óptima se determina en la Tabla 1.

tabla 1

Guiado por la tabla, se puede argumentar que la ley de control P proporciona la velocidad más alta. Sin embargo, si la ganancia del controlador P KP es pequeña (la mayoría de las veces esto se observa en sistemas con retraso), entonces dicho controlador no no proporciona una alta precisión de control, ya que en este caso es grande la magnitud del error estático. Si KP tiene un valor de 10 o más, entonces el controlador P es aceptable, y si KP<10 то требуется введение в закон управления интегральной составляющей.

El más común en la práctica es el controlador PI, que tiene las siguientes ventajas:

1. Proporciona cero errores de control estático.
2. Bastante fácil de configurar, ya que solo se establecen dos parámetros, a saber, la ganancia K P y la constante de integración T i . En un controlador de este tipo, es posible optimizar K p /T i >max, lo que proporciona un control con el error de control de la raíz cuadrática media más bajo posible.
3. Tiene baja sensibilidad al ruido en el canal de medida (a diferencia del controlador PID).

Para los circuitos más críticos se puede recomendar el uso de un controlador PID, que proporciona el mayor rendimiento en el sistema. Sin embargo, se debe tener en cuenta que esta condición se cumple únicamente con su configuración óptima (se configuran tres parámetros). Con un aumento en el retraso en el sistema, los cambios de fase negativos aumentan considerablemente, lo que reduce el efecto del componente diferencial del controlador. Por lo tanto, la calidad del controlador PID para sistemas con un gran retardo se vuelve comparable a la calidad del controlador PI. Además, la presencia de ruido en el canal de medida en un sistema con controlador PID provoca fluctuaciones aleatorias importantes en la señal de control del controlador, lo que aumenta la dispersión del error de control. Por lo tanto, el controlador PID debe elegirse para sistemas de control con un nivel de ruido relativamente bajo y un retraso en el objeto de control. Los sistemas de control de temperatura son ejemplos de tales sistemas.

Al elegir el tipo de controlador, se recomienda centrarse en el valor de la relación entre el retraso y la constante de tiempo en el objeto t/T. si t/t< 0,2, то можно выбрать релейный, непрерывный или цифровой регуляторы. Если 0,2 < t /T< 1, то должен быть выбран непрерывный или цифровой, ПИ или ПИД-регулятор. Если t /T >1, luego se selecciona un regulador digital especial con un predictor, que compensa el retraso en el bucle de control. Sin embargo, se recomienda utilizar el mismo regulador para relaciones t/T más pequeñas.

Método de fórmula para determinar la configuración del controlador

El método se utiliza para la estimación aproximada rápida de los valores de los parámetros de ajuste del controlador para tres tipos de procesos de control típicos óptimos.

El método es aplicable tanto para objetos estáticos con autoalineación (Tabla 2) como para objetos sin autoalineación (Tabla 3).

Nota: T, t, K oy - constante de tiempo, retardo y ganancia del objeto.

En estas fórmulas, se supone que se está sintonizando un controlador con ajustes dependientes, cuya función de transferencia tiene la forma:

K p - ganancia del controlador; Ti -tiempo isodrómico (constante de integración del controlador); T d es el tiempo de entrega (constante de diferenciación).

Cálculo de ajustes según las características de frecuencia del objeto.

Existe un equipo especial para la determinación experimental de la característica amplitud-fase (APC) del objeto de control: esta característica se puede utilizar para calcular la configuración del controlador PI, donde el criterio principal es garantizar los márgenes de estabilidad especificados en el sistema .

Es conveniente caracterizar los márgenes de estabilidad por el índice de oscilación del sistema M, cuyo valor en un sistema con controlador PI coincide con el máximo de la característica amplitud-frecuencia de un sistema cerrado. Para que este máximo no exceda un valor dado, el AFC de un sistema en lazo abierto no debe ir dentro de un círculo con centro P 0 y radio R, donde

Se puede demostrar que los ajustes óptimos en términos del error de control mínimo de raíz cuadrática media serán aquellos en los que el sistema con el índice de oscilación MJ M 1 tendrá el mayor coeficiente con el componente integral, que corresponde a la condición K p/T i >mín.

En este sentido, el cálculo de los ajustes óptimos consta de dos etapas:

1. Encontrar en el plano de los parámetros K p y Ti , los límites de la región en la que el sistema tiene un índice oscilatorio dado M 1 .
2. Definiendo un punto en el límite de la región que satisface el requisito K p /T i .

Cálculo de ajustes según las características de frecuencia del objeto. Metodología para calcular los ajustes del controlador PI según el AFC del objeto

Métodos experimentales para ajustar el regulador.

Para un número significativo de objetos de control industrial, no existen modelos matemáticos suficientemente precisos que describan sus características estáticas y dinámicas. Al mismo tiempo, realizar experimentos para eliminar estas características es muy costoso y laborioso.

El método experimental de ajuste de reguladores no requiere conocimiento del modelo matemático del objeto. Sin embargo, se supone que el sistema está instalado y se puede poner en funcionamiento, y también es posible cambiar la configuración del controlador. Por lo tanto, se pueden realizar algunos experimentos para analizar el efecto del cambio de configuración en la dinámica del sistema. En última instancia, se garantizan buenos ajustes para un sistema de control dado.

Hay dos métodos de ajuste: el método de oscilación no amortiguada y el método de oscilación amortiguada.

Método de oscilación continua

En el sistema operativo, los componentes integral y diferencial del controlador se apagan (T i = Ґ, T d = 0), es decir, el sistema se transfiere a la ley de control P.

Al aumentar K p sucesivamente con la aplicación simultánea de una pequeña señal de salto de la tarea, se logran en el sistema oscilaciones no amortiguadas con un período T kp. Esto corresponde a llevar el sistema al límite de la estabilidad vibratoria. Cuando ocurre este modo de operación, los valores de la ganancia crítica del controlador K kp y el período de oscilaciones críticas en el sistema T kp son fijos. Cuando aparecen fluctuaciones críticas, ninguna variable del sistema debe llegar al nivel límite.

De acuerdo con los valores de T kp y K kp, se calculan los ajustes del controlador:

• P-regulador: Kp = 0,55 Kkp;
• Controlador PI: Kp = 0,45 Kkp; Ti =Tkp/1,2;
• Controlador PID: K p = 0,6 K kp ; Ti =Tkp/2; T d \u003d T kp / 8.

El cálculo de los ajustes del controlador se puede realizar de acuerdo con la frecuencia crítica del propio objeto de control w p Dado que la frecuencia natural Ґ p OS coincide con la frecuencia de oscilación crítica de un sistema cerrado con un controlador P, los valores T kp y K kp se pueden determinar a partir de las amplitudes y periodos de las oscilaciones críticas del objeto de control adecuado.

Cuando un sistema cerrado se lleva al límite de la estabilidad vibratoria, la amplitud de oscilación puede exceder el valor permisible, lo que a su vez conducirá a una emergencia en la instalación oa la producción de productos defectuosos. Por lo tanto, no todos los sistemas de control para instalaciones industriales pueden llevarse a un modo crítico de operación.

Método de oscilación amortiguada

El uso de este método le permite ajustar los controladores sin llevar el sistema a modos operativos críticos. Al igual que en el método anterior, para un sistema cerrado con un controlador P, al aumentar KP sucesivamente, se logra un proceso transitorio de procesamiento de un pulso rectangular de acuerdo con una señal de referencia o perturbadora con un decremento de amortiguamiento D=1/4. Además, se determinan el período de estas oscilaciones T k y los valores de las constantes de integración y diferenciación de los controladores Ti ,T d.

• Para controlador PI: Ti = T k /6;
• Para controlador PID: T i =T k /6;T d =T k /1.5.

Después de configurar los valores calculados de Ti y T d en el controlador, es necesario refinar experimentalmente el valor de K P para obtener el factor de amortiguamiento D=1/4. Para este propósito, se realiza un ajuste adicional de K P para la ley de control seleccionada, lo que generalmente conduce a una disminución de K P en un 20–30 %. La mayoría de los sistemas de control industrial se consideran bien ajustados si su factor de amortiguamiento D es 1/4 o 1/5.

Regulación en presencia de ruido

La presencia de componentes de ruido de alta frecuencia en la señal de medición conduce a oscilaciones aleatorias del actuador del sistema, lo que aumenta la dispersión del error de control y reduce la precisión del control. En algunos casos, fuertes componentes de ruido pueden llevar al sistema a un modo de operación inestable (inestabilidad estocástica).

En los sistemas industriales, los circuitos de medida suelen contener ruido asociado a la frecuencia de la red. En este sentido, una tarea importante es el filtrado correcto de la señal de medición, así como la elección del algoritmo y los parámetros deseados del controlador. Para esto, se utilizan filtros de baja frecuencia de alto orden (5–7), que tienen una gran pendiente de la pendiente. A veces se integran en convertidores de normalización.

Por lo tanto, la tarea principal del regulador es compensar las perturbaciones de baja frecuencia. En este caso, para obtener una dispersión mínima del error de control, se debe filtrar el ruido de alta frecuencia. Sin embargo, en caso general, este problema es contradictorio, ya que los espectros de perturbación y ruido pueden superponerse entre sí. Esta contradicción se resuelve utilizando la teoría del control estocástico óptimo, que permite lograr una buena velocidad en el sistema con la mínima dispersión posible del error de control. Para reducir el efecto de la interferencia en situaciones prácticas, se utilizan dos métodos basados ​​en:

• disminución en la ganancia del controlador K p , es decir, de hecho, la transición a ley integral regulación, que es insensible al ruido;
• filtrado de la señal medida.

Métodos para configurar sistemas de control biacoplados

Del número total de sistemas de control, alrededor del 15% son sistemas de control doblemente conectados (Fig. 11). En tales sistemas, incluso en presencia de un establo duración de la batería dos reguladores, todo el sistema puede volverse inestable debido a la acción del acoplamiento cruzado en el objeto de control.

El objeto de control en un sistema doblemente conectado se representa en la forma P-canónica. La conveniencia de esta representación radica en el hecho de que mediante un experimento activo es posible determinar todas las funciones de transferencia para los canales correspondientes. Las señales intermedias x 1 , x 2 , x 3 , x 4 normalmente no están disponibles para la medición, por lo que el control se realiza de acuerdo con el vector de salida Y:

En la práctica, un número bastante grande de sistemas están doblemente conectados. Para un ajuste objetivo de los reguladores de los sistemas biconectados, se forma un criterio de calidad de la forma:

donde y 1 y y 2 son los coeficientes de peso (penalización), J1 y J 2 son los criterios de calidad del primer y segundo circuito.

Al redistribuir los coeficientes de peso y 1 e y 2, es posible señalar un circuito más importante, la calidad de los procesos de control en los que debería ser mayor. Por ejemplo, si el primer circuito debe proporcionar una mayor precisión, entonces se debe aumentar y 1.

La tarea de ajustar el controlador es proporcionar el valor mínimo de J 0 del sistema para dados y 1 e y 2, donde

Considerar varios métodos ajustes del regulador en sistemas de dos conexiones.

Método fuera de línea del regulador

En este caso, el ajuste de los reguladores P 1 y P 2 se realiza secuencialmente, sin tener en cuenta las influencias mutuas de los circuitos. El procedimiento de configuración es el siguiente:

• el regulador P 2 se cambia al modo manual;
• el regulador P 1 se ajusta para que el criterio J 1 sea mínimo;
• el regulador ajustado P 1 se apaga y el regulador P 2 se enciende;
• P 2 ajustado , proporcionando un mínimo de J 2 ;
• Ambos controles están activos.

• hay una pequeña influencia mutua de los contornos;
• la velocidad de un circuito es mucho mayor que la del otro (los circuitos están separados por frecuencias);
• en los enlaces cruzados, una de las funciones de transferencia tiene un coeficiente de transferencia significativamente menor que la otra, es decir, se observa una influencia unilateral.

Método iterativo de ajuste de reguladores

Este método es similar al anterior, pero aquí los reguladores P 1 y P 2 se sintonizan repetidamente (sintonización sucesiva) para garantizar el valor mínimo del criterio de calidad J 0 de todo el sistema.

Debe tenerse en cuenta que solo el método de ajuste iterativo de los controladores garantiza el funcionamiento de alta calidad de un sistema doblemente conectado incluso en presencia de fuertes acoplamientos cruzados. Esto se explica por el hecho de que la optimización del criterio de calidad J 0 del sistema ocurre cuando P 1 y P 2 están habilitados.

Este método a menudo se usa en el modelado analógico y digital de sistemas doblemente conectados, ya que en condiciones reales es muy laborioso.

Método de Diseño Analítico de Reguladores

Este método le permite sintetizar un controlador multidimensional que tiene en cuenta la relación de variables en el objeto de control en su estructura. La síntesis se lleva a cabo utilizando métodos de la teoría del control óptimo o modal al describir un objeto en el espacio de estado.

El diagrama de bloques del controlador de estado óptimo que contiene el dispositivo de observación se muestra en la Fig.12. El esquema contiene los siguientes elementos: H - observador, OS - objeto de control, MOU - módulo del objeto de control, OPC - controlador de estado óptimo, E H - error de observación, X M - vector de estado del modelo, X set - vector de tarea, U - vector de entrada OA, Y - vector de salida OA, Y M - vector de salida del modelo.

El controlador de estado óptimo, siendo el tipo de controlador más perfecto, requiere la medición de todos los componentes del vector de estado del objeto. Para obtener sus estimaciones (x), se utiliza un modelo dinámico del objeto (digital o analógico), conectado en paralelo al amplificador operacional original. Para asegurar la igualdad de movimientos en el objeto real y el modelo, se utiliza un observador que, comparando los movimientos de los vectores Y e Y M, asegura su igualdad (E H > 0). Los parámetros del controlador de estado se calculan mediante métodos de diseño analítico de controladores minimizando el criterio de calidad cuadrático integral

donde Q y R son las matrices de penalización (pesos) para los componentes del vector de estado y el vector de control.

La publicación se basa en un curso de conferencias impartidas por el profesor V.M. Mazurov en el Departamento de ATM de la Universidad Estatal de Tula.