Продолжаем публикацию лекций Олега Степановича Козлова по предмету "Управление в Технических Системах".

В этой лекции мы покажем как наши деды без компьютрера и "цифровых двойников" строили ракеты и отправляли человека в космос. Но сначала краткое содержание предыдущих серий:

1. Введение в теорию автоматического управления.2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13. 

3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ. 3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ. 3.2. Типовые звенья систем автоматического управления регулирования. Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья. 3.3. Апериодическое звено 1–го порядка инерционное звено. На примере входной камеры ядерного реактора. 3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 3.5. Колебательное звено. 3.6. Инерционно-дифференцирующее звено. 3.7. Форсирующее звено.  3.8. Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением). 3.9. Изодромное звено (изодром). 3.10 Минимально-фазовые и не минимально-фазовые звенья. 3.11 Математическая модель кинетики нейтронов в «точечном» реакторе «нулевой» мощности. 

4. Структурные преобразования систем автоматического регулирования.

5. Передаточные функции и уравнения динамики замкнутых систем автоматического регулирования (САР).

6. Устойчивость систем автоматического регулирования. 6.1 Понятие об устойчивости САР. Теорема Ляпунова. 6.2 Необходимые условия устойчивости линейных и линеаризованных САР. 6.3 Алгебраический критерий устойчивости Гурвица. 6.4 Частотный критерий устойчивости Михайлова. 6.5 Критерий Найквиста.

После этой лекции, даже не имея компьютера, а только милиметровую бумагу вы сможете рассчитать устойчивость любых САР.

Продолжаем разбиратся теорией автоматического управления, по лекциям Олега Степановаича Козлова, "Управление в технических системах". Сейчас у нас будет годограф Найквиста.

Продолжаем лекции по управлению в технических устройствах (УТС). Данные лекции читаются в МГУТ им. Баумана. Автор лекций к.т.н. Козлов Олег Степанович, кафедра Ядерные Энергетические Установки, факультета машиностроения. За что ему огромное спасибо!

1. Введение в теорию автоматического управления.2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13. 

3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ. 3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ. 3.2. Типовые звенья систем автоматического управления регулирования. Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья. 3.3. Апериодическое звено 1–го порядка инерционное звено. На примере входной камеры ядерного реактора. 3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 3.5. Колебательное звено. 3.6. Инерционно-дифференцирующее звено. 3.7. Форсирующее звено.  3.8. Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением). 3.9. Изодромное звено (изодром). 3.10 Минимально-фазовые и не минимально-фазовые звенья. 3.11 Математическая модель кинетики нейтронов в «точечном» реакторе «нулевой» мощности. 

4. Структурные преобразования систем автоматического регулирования.

5. Передаточные функции и уравнения динамики замкнутых систем автоматического регулирования (САР).

6. Устойчивость систем автоматического регулирования. 6.1 Понятие об устойчивости САР. Теорема Ляпунова. 6.2 Необходимые условия устойчивости линейных и линеаризованных САР. 6.3 Алгебраический критерий устойчивости Гурвица.

Продолжаем лекции по управлению в технических системах предыдущие части:

1. Введение в теорию автоматического управления.2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.

3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ. 3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ. 3.2. Типовые звенья систем автоматического управления регулирования. Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья. 3.3. Апериодическое звено 1–го порядка инерционное звено. На примере входной камеры ядерного реактора. 3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 3.5. Колебательное звено. 3.6. Инерционно-дифференцирующее звено. 3.7. Форсирующее звено.  3.8. Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением). 3.9. Изодромное звено (изодром). 3.10 Минимально-фазовые и не минимально-фазовые звенья. 3.11 Математическая модель кинетики нейтронов в «точечном» реакторе «нулевой» мощности.

4. Структурные преобразования систем автоматического регулирования.

5. Передаточные функции и уравнения динамики замкнутых систем автоматического регулирования (САР).

Теперь перейдем к устойчивости!

На написание этой статьи меня сподвигла одноименная статья на хабре: "Беги, муравей. Беги". В ней рассматривается решение задачи коммивояжёра  в среде AnyLogic.

О самой задаче можно почитать здесь:  Задача коммивояжёра.  

Если кратко, то задача сводится к нахождению самого короткого пути обхода набора точек (городов) на карте. Решение методом перебора не является эффективным, поскольку количество вычислений огромно. Например, для 15 точек существует 43 миллиарда маршрутов, а для 18 точек (городов) уже 117 триллионов!!!

AnyLogic – среда, предназначенная для решения логистических задач с использованием моделей агентов. Мне показалось интересным, что несмотря на «заточенность» среды на агентное моделирование, при создании модели приходится писать достаточно много кода. Поэтому возникла идея: попробовать реализовать подобную модель, используя среду структурного моделирования, в виде графических функционально-блочных диаграмм. Я уже приводил примеры, как можно реализовать принципы объектно-ориентированного программирования (ООП) в графическом языке программирования.  См. "Объектное ориентированное программирование в графических языках". Здесь же мы попробуем реализовать агентное моделирование средствами системной динамики. 

Дальше будем много хардкороного программежа. Поэтому слабонервным, беременным, девушкам обоего пола, кормящим матерям лучше не читать, во избежание родимчика, свинки и чумки!

Это текст появился в процессе работы над лекциями по теории автоматического управления (пример лекции здесь...), когда я заметил, что мой уровень подготовки явно ниже, чем требуется для этих лекций, при том, что с математикой у меня всегда было хорошо. Более того, я когда-то сдал курс по этим лекциям на честную «тройку», но мне материал кажется очень сложным. Поразмышляв, я пришёл к выводу: проблема в том, что я не использовал этот математический аппарат в деле, а сразу перешел к моделированию на компьютере.  Что, как мне кажется, совсем не положительно сказалось на моей сообразительности. И все из-за этих чертовых компьютеров.

Далее текст-предположение, кто виноват и что делать.

Данная учебная задача показывает, как создавать динамическую модель системы, методами структурного моделирования.

Несмотря на то, что данная модель очень проста, процесс ее создания, необходимая последовательность шагов и выполняемые действия в данном примере, точно такие же как для моделей сложных систем. Поэтому этот текст можно рассматривать как методические рекомендации к любой модели создаваемой методом струкутурного моделирования.

В данном переводе сделан акцент на последовательность шагов. Я так же добавил несколько собственных комментарий к каждому шагу. 

Продолжаем публикацию лекций по курсу "Управление в Технических Системах" автор - Олег Степанович Козлов на кафедре Э7 МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется. В предыдущих сериях:

1. Введение в теорию автоматического управления.
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.
3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ.
3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ. 3.2. Типовые звенья систем автоматического управления регулирования. Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья. 3.3. Апериодическое звено 1–го порядка инерционное звено. На примере входной камеры ядерного реактора. 3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 3.5. Колебательное звено. 3.6. Инерционно-дифференцирующее звено. 3.7. Форсирующее звено.  3.8. Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением). 3.9. Изодромное звено (изодром). 3.10 Минимально-фазовые и не минимально-фазовые звенья. 3.11 Математическая модель кинетики нейтронов в «точечном» реакторе «нулевой» мощности. 4 Структурные преобразования систем автоматического регулирования.

Будет как всегда позновательной увлекательно и интересно.

Стандарт цифровых двойников определяет цифровую модель изделия как “систему верифицированных и валидированных математических, компьютерных моделей и электронных документов изделия, описывающих поведение вновь разрабатываемого или эксплуатируемого изделия на различных стадиях жизненного цикла, использующую программные средства импорта и экспорта моделей и электронных документов, программные средства численного решения задач и компьютерного моделирования, а также визуализации”.

Другими словами, цифровой двойник — это не одна модель, а система моделей или набор моделей, каждая из которых предназначена для решения конкретных задач в рамках жизненного цикла изделия. Требования к конкретной модели определяются задачами, решаемыми с помощью данной модели.

В статье описан реальный опыт создания модели системы электроснабжения самолета (СЭС) в рамках реализации методов модельно-ориентированного проектирования в авиации.

Продолжаем публикацию лекций по курсу "Управление в Технических Системах"

Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется. В предыдущих сериях:

1. Введение в теорию автоматического управления.
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.
3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ.
3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ. 3.2. Типовые звенья систем автоматического управления регулирования. Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья. 3.3. Апериодическое звено 1–го порядка инерционное звено. На примере входной камеры ядерного реактора. 3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 3.5. Колебательное звено. 3.6. Инерционно-дифференцирующее звено. 3.7. Форсирующее звено.  3.8. Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением). 3.9. Изодромное звено (изодром). 3.10 Минимально-фазовые и не минимально-фазовые звенья. 3.11 Математическая модель кинетики нейтронов в «точечном» реакторе «нулевой» мощности.

Сегодня у нас легкий текст понятный даже школьнику!

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами» читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки» факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность!

Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется. В предыдущих сериях:

1. Введение в теорию автоматического управления.
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.
3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ.
3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ.
3.2. Типовые звенья систем автоматического управления регулирования. Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья.
3.3. Апериодическое звено 1–го порядка инерционное звено. На примере входной камеры ядерного реактора. 3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 
3.5. Колебательное звено. 3.6. Инерционно-дифференцирующее звено. 
3.7. Форсирующее звено.  3.8. Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением). 3.9. Изодромное звено (изодром). 
3.10 Минимально-фазовые и не минимально-фазовые звенья.

Заключительная статья из раздела 3 Частотные характеристики звеньев и система автоматического регулирования.

Перефразируя Ленина, можно сказать: теория автоматического управления всесильна, потому что она верная. И действительно, в статьях на хабре мы представляли в виде передаточных функций абсолютно разные физические процессы: грузик на пружинке, гидравлический поршень, камеру смешения реактора, электрический контур, распространение вируса. То есть абсолютно разные физические процессы сводятся к единообразному представлению, и меня это не перестает удивлять.  Даже атомный реактор в умелых руках человека, знающего ТАУ, превращается в простые элегантные формулы, а затем – в квадратик передаточной функции. 

Дисклеймер: в тексте нет основных понятий и определений из теории диффузионного приближения ядерного реактора.

Мы живем в сложное время, когда доллар обесценивается, цены на акции скачут, и даже у Газпрома мечты не сбываются, а наоборот – сложности с сертификацией Северного потока-2. И за окном не май месяц, а вовсе даже серый февраль. В этот момент на первое место выходят вечные ценности: водка, секс, и  рок’н’ролл. А для секса желательно конечно, горячая вода. 

В данной статье покажем, как методом структурного моделирования динамики рассчитать экономику  электрического бойлера и оптимизировать его работу.

Данная статья – продолжение примера из лекции про изoдромное звено. 

Очередная статью Калачева Юрия Николаевича, автора книги Моделирование в электроприводе. Инструкция по пониманию. Данный текст еще готовится к публикации в специализированных изданиях, но читатели хабра увидят его первые.

Простым языком, понятным даже 7 летнему ребенку, Юрий Николаевич Калачев раскрываем тайны моделирования электропривода.

Именно так пишутся все знаменитые методы, знаменитой Бауманки, по которым китайский язык можно выучить за ночь перед экзаменом.

Другие статьи по электроприводу от Юрия Николаевича:

Синхронные двигатели с постоянными магнитами на роторе: управление (синус и/или трапеция)

Электропривод с ШИМ – способ улучшения динамики контура тока

Модельно ориентированное проектирование. Электропривод с бесколлекторным двигателем постоянного тока

Модельно-ориентированное проектирование. Построение активного выпрямителя (на основе математической модели)

В продолжение темы модельно ориетированного проектирования, публикую очередную статью Калачева Юрия Николаевича, автора книги Моделирование в электроприводе. Инструкция по пониманию. 

В новой статье раскрываются рецепты лечения "вялого" электропривода.

Данный текст еще готовится к публикации в специализированных изданиях, но читатели хабра увидят его первые.

Хочешь четкий привод - читай дальше!

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами» читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки» факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность!

Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется. В предыдущих сериях:

1. Введение в теорию автоматического управления.
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.
3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ.
3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ.
3.2. Типовые звенья систем автоматического управления регулирования. Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья.
3.3. Апериодическое звено 1–го порядка инерционное звено. На примере входной камеры ядерного реактора. 
3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 
3.5. Колебательное звено. 
3.6. Инерционно-дифференцирующее звено. 
3.7. Форсирующее звено. 
3.8. Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением). 
3.9. Изодромное звено (изодром).

Здесь же мы расскажем про общие свойства рассмотренных звеньев, с точки зрения их устойчивости.

Как всегда будет интересно познавательно и жестко.

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами» читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки» факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность!

Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется. В предыдущих сериях:

1. Введение в теорию автоматического управления.
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.
3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ.
3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ.
3.2. Типовые звенья систем автоматического управления регулирования. Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья.
3.3. Апериодическое звено 1–го порядка инерционноезвено. На примере входной камеры ядерного реактора. 
3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 
3.5. Колебательное звено. 
3.6. Инерционно-дифференцирующее звено. 
3.7. Форсирующее звено. 
3.8. Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением).

А в качестве примера мы рассмотрим изодромный регулятор для водяного нагревателя, что сейчас особенно актуально, поскольку наступила осень, и девушки раздеваются только на Бора-Бора или в душе.

А так же узнаем что такое "астатизм" и почему это не лечится.

В статье рассматривается практический пример анализа динамического поведения объекта, путем его моделирования в виде структурной схемы в двух программных средах математического моделирования SimulationX и SimInTech.

В статье наглядно демонстрируется, как представлять компактную гидравлическую систему в виде струкутурного набора типовых элементов (камер, поршней, пружин и т.п.), для рассчетна динамического поведения объекта.

Продолжение серии публикаций по модельно-ориентированному проектированию. Ранее я рассказывал о моделировании на земле, (системы управления АЭС), в воздухе (Коптер, СКВ самолета), под водой (управление подводной системы добычи газа). Мы рассматривали модели отдельных устройства (электродивигатели, приводы, преобразователи тока) и даже просто груз на пружинке. Сегодня пример моделирования из станы восходящего солнца, рассматривается динамика объекта весом более 60 000 тон, при полной загрузке.

В этой статье специалистов Национального морского института (Япония) рассматривается моделирование движения морского судна. В тексте подробно пошагово описана методология создания моделей, поэтому ее вополне можно рассмативать как учебную.

Несколько цитат:

...Методики моделирования и расчетов пропульсивных систем судов приобретают все более важное значение в решении вышеуказанных комплексных проблем. Особенно, когда становится важной одновременная оценка эффективности, безопасности и надежности пропульсивных систем в реальных условиях эксплуатации и переходных режимах работы.

...Методология системного анализа применяется для решения задач комплексного моделирования интегрированной пропульсивной системы судна. Системный анализ — это набор методологий и инструментов для расчетного моделирования динамических процессов, который обеспечивает целостное понимание работы системы и выявления существенных взаимосвязей между подсистемами...

... созданная структура модели, очень хорошо подходит для использования в модельно-ориентированном проектировании, например для виртуальных испытаний и цифровых двойников. Цифровые двойники обеспечивают связь данных реального мира с системной моделью, фокусируясь на различных аспектах работы системы в реальном времени и в динамических режимах в условиях реальной эксплуатации.

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами» читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки» факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность!

Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется. В предыдущих сериях:

1. Введение в теорию автоматического управления.
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.
3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (РЕГУЛИРОВАНИЯ).
3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ.
3.2. Типовые звенья систем автоматического управления (регулирования). Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья.
3.3. Апериодическое звено 1–го порядка (инерционное звено). На примере входной камеры ядерного реактора. 
3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 
3.5. Колебательное звено.3.3. Апериодическое звено 1–го порядка (инерционное звено). На примере входной камеры ядерного реактора. 
3.6. Инерционно-дифференцирующее звено.
3.7. Форсирующее звено.

Тема сегодняшней статьи Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением) будет интересно позновательно и жестко.

Лекции по курсу «Управление Техническими Системами» читает Козлов Олег Степанович на кафедре «Ядерные реакторы и энергетические установки» факультета «Энергомашиностроения» МГТУ им. Н.Э. Баумана. За что ему огромная благодарность!

Данные лекции готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика приветствуется. В предыдущих сериях:

1. Введение в теорию автоматического управления.
2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.
3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ (РЕГУЛИРОВАНИЯ).
3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ.
3.2. Типовые звенья систем автоматического управления (регулирования). Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья.
3.3. Апериодическое звено 1–го порядка (инерционное звено). На примере входной камеры ядерного реактора. 
3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 
3.5. Колебательное звено.3.3. Апериодическое звено 1–го порядка (инерционное звено). На примере входной камеры ядерного реактора. 
3.6. Инерционно-дифференцирующее звено.

Тем сегодняшней статьи: 3.7 Форсирующее звено (идеальное звено с введением производной)