что такое линейность управления в играх

Линейность (компьютерные игры)

Линейность (англ. linearity ) — термин в компьютерных играх, описывающий последовательность событий и действий, требуемых для завершения игры или уровня. Более линейная компьютерная игра заставляет игрока (геймера) пройти жестко определённую разработчиком последовательность событий и выполнить конкретные задания в конкретной последовательности. Менее линейная игра предоставляет игроку бо́льшую свободу выбора. Например, нелинейная игра (англ. nonlinear game ) может предоставить игроку пройти уровень разными способами, выбрать любой из нескольких доступных путей к победе или предложить игроку дополнительные побочные квесты (англ. quests ), задания или сюжетные повороты. Игры, как правило, показывают как линейные, так и нелинейные элементы.

Наиболее нелинейные игры иногда описывают как «неограниченные временем» (англ. open-ended ), или как «песочница» (англ. sandbox ). [1] [2] [3] [4] Нелинейные игры иногда описывают как такие, которые обеспечивают «непредсказуемый геймплей» (англ. emergent gameplay ). [4]

Содержание

Описание

История и сюжет

Более линейные игры содержат установленный сюжет и единственную заранее определенную последовательность событий. Большинство игр содержит линейную сюжетную линию (англ. storyline ).

В настоящих, полностью нелинейных играх, часто история отсутствует вообще. [5] В этих играх сюжетная линия будет полностью «написана» действиями игрока. [5] В нелинейной игре игрок может применить несколько решений к специфичной задаче или сделать выбор между различными решениями.

Дизайн уровней

Игровой уровень (локация) или мир также могут быть линейными или нелинейными. В играх с линейными уровнями есть только один маршрут, которым игрок должен следовать через уровни. В играх с нелинейными уровнями игрок может выбирать один из множества маршрутов для окончания уровня, а также посещать ранее пройдённые уровни.

Как и другие игровые элементы, линейный дизайн уровней не является абсолютным. В то время как нелинейные уровни могут предложить игроку свободу в исследовании уровня или передвижения на предыдущие локации, всё ещё может присутствовать заранее установленная последовательность событий и заданий, которые игрок должен пройти и решить для завершения уровня. Даже если игрок должен следовать установленным событиям и заданиям, ему можно дать возможность самому выбирать порядок решения этих заданий.

Более линейные игры требуют, чтобы игрок закончил каждый отдельный уровень в установленной последовательности. Способность выбирать между уровнями, повторять их или пропускать делает игру менее линейной. Когда уровень является достаточно большим и не ограниченным во времени, он может быть описан как «песочница». [6] [7]

Режим песочницы

В играх с режимом песочницы (англ. sandbox mode ) игрок может отключать или игнорировать игровые цели и задания (англ. game objectives ). [8] Этот термин используется для описания режима или опции тех игр, уровни которых являются неограниченными во времени, но в то же время имеют цель; термин «игра-песочница» неприменим для тех игр, которые являются неограниченными во времени и не имеют целей (в качестве примера можно привести игры Minecraft, Terraria, SimCity [8] и The Sims).

Эти и другие игры с виртуальной окружающей средой, которую может исследовать игрок, иногда известны как игры с открытым миром (англ. open world games ). [9] К играм-песочницам, где игрок может игнорировать игровые цели и исследовать виртуальный мир, относятся Freelancer [10] и Crackdown. [9]

Источник

Линейность (компьютерные игры)

Линейность (англ. linearity ) — термин в компьютерных играх, описывающий последовательность событий и действий, требуемых для завершения игры или уровня, обратный нелинейности. Нелинейные игры снимают игрока с «рельсов» линейности и используют преимущества интерактивной природы игр — игрокам больше не нужно следовать одному предопределённому пути от старта до финиша. В таких играх игроки вынуждены делать значимые выборы, влияющие на геймплей и сюжет. Важной составляющей нелинейной игры являются множественные концовки. [1]

Содержание

[править] Классификация

[править] Дизайн уровней

Игровой уровень (локация) или мир также могут быть линейными или нелинейными.

Как и другие игровые элементы, линейный дизайн уровней не является абсолютным. В то время как нелинейные уровни могут предложить игроку свободу в исследовании уровня или передвижения на предыдущие локации. Всё ещё может присутствовать заранее установленная последовательность событий и заданий, которые игрок должен пройти и решить для завершения уровня. [стиль!] Даже если игрок должен следовать установленным событиям и заданиям, ему можно дать возможность самому выбирать порядок решения этих заданий.

[править] Песочница

Жанр «песочница» имеет упор на очень развитых функциях игры-конструктора. В зависимости от игры, возможно разбирать почти все игровые объекты и ландшафт на ресурсы, и создавать из них новые объекты (англ. crafting ). Или, в играх со стратегическими или социальными элементами, имеется широкое управление персонажами и объектами. Песочница может не ставить перед игроком каких-то определённых целей, делая его единственной задачей само пребывание или выживание в игровом мире и его исследование.

Однако к «песочницам» не относят многие игры жанров глобальная стратегия и MMORPG, хотя они тоже имеют развитую систему добычи ресурсов и крафта. Термин «игра-песочница», появился примерно в 2013 году [нет источника] и получил популярность по игре Minecraft.

Источник

Управление движением в играх

Пересматривая свою старую публикацию об истории Nintendo я наткнулся на рекламу Power Glove — контроллера для приставки NES, который был выпущен в 1989 году. До сих пор я считал, что управление движением в игровой индустрии началось именно в эпоху Nintendo Wii, PlayStation Move, Microsoft Kinect — непростительная ошибка.

Посему я полез глубже и решил выяснить, когда началось управление движением в игровой индустрии и что в этой сфере происходит сейчас.

Вам есть, что добавить? Пожалуйста, напишите об этом в личных сообщениях или комментариях!

Power Glove для Nintendo

Цена: 80$ в 1989 году ($152 в 2013)
Игровая приставка: Nintendo Entertainment System (Famicom в Японии)
Производитель: Mattel в США, PAX в Японии
Продано: около 100 000 в США

Первым контроллером для игр, отслеживающим положение руки игрока в пространестве, стала Power Glove, которую выпустили в 1989 году.

Технология была далека от идеала, так что фраза героя фильма «Волшебник» «I love the Power Glove. It’s so bad!» в итоге стала мемом.

Перчатка, кстати «сыграла» роль в шестом фильме о Фредди Крюгере — фото вверху поста.

Реклама контроллера. «Power Glove: всё остальное — детские игрушки».

N64 TILT РАК

Аксессуар, разработанный для Nintendo 64 и выпущенный в 1998 году. Комплект состоял из двух устройств — приёмника и контроллера: первый подключался к приставке, а второй втыкался в джойстик. Управление происходило наклоном.

Об отсутствии коммерческого успеха говорит то, что о существовании такого девайса мало кто знает.

Wii Remote

Wii Remote анонсировали в сентябре 2005 года. Wiimote позволяет игрокам управлять персонажами и предметами в игре с помощью движения руки или указывая на объекты. Подключается к приставке Nintendo Wii через BlueTooth. Гаджет сопровождали бытовой травматизм и поломки телевизионной аппаратуры.

Wii Nunchak

PlayStation Move

Игровая приставка: Sony PlayStation 3
Производитель: Sony Computer Entertainment
Продано: 15 млн

Sony в 2010 решили представить наконец-то аналог Nintendo Wii, чтобы и поклонники PlayStation тоже могли прыгать перед экраном и сбивать вазы. Принцип работы чувствительного к движению контроллера для PS3 основан на контакте с камерой. Распознавать положение, скорость и угол контроллера позволяют светодиоды внутри сферы, акселерометр и RS (rate sensor).

Microsoft Kinect

Буквально спустя пару месяцев после выхода в продажу PS Move компания Microsoft представила Kinect — сенсорный игровой контроллер для Xbox 360. Два года прошло, прежде чем появилась возможность использовать эту систему на PC. Система состоит из двух сенсоров глубины, цветной видеокамеры и микрофонной решетки. В 2011 Microsoft продала более 10 миллионов систем Kinect, установив новый мировой рекорд Гиннеса.

Kinect распознаёт голосовые команды, позы, жесты и объекты. Разрабатываются даже приложения, понимающие жестов глухонемых и переводящие его в текст.

Razer Hydra

В 2011 году начались продажи девайса для персональных компьютеров Hydra, работающего по принципу, схожему с PlayStation Move. Поддерживается в огромном количестве игр, из-за чего теперь я планирую его приобрести.

В устройстве используются магнитные сенсоры движения, позволяющие, как утверждает производитель, с высокой точностью вычислять местоположение и ориентацию контроллеров.

Какой кому вариант больше нравится и кажется более удобным?

Источник

Что такое линейный персонал

Как вы думаете, что объединяет врача, инженера, уборщицу и кассира? У них разные профессии, условия труда и оплата… Читайте нашу статью: в ней кроется ответ.

Понятие линейного персонала

Давайте представим структуру любой организации. На верхушке стоит генеральный директор (руководитель компании), далее идут руководители подразделений, им подчиняются работники, которые выполняют основную часть задач. Это нижнее звено иерархии и есть линейный персонал.

На примере школы: вверху стоит директор, далее идет заместитель директора (один или несколько завучей), ему подчиняются учителя и обслуживающий персонал (уборщицы, охранники, повара). В этой структуре учителя и обслуживающий штат – линейный персонал.

На примере администрации: вверху – глава администрации, далее – заместители главы, затем – руководители отделов и, наконец, работники отделов (бухгалтеры, инженеры, юристы, кадровики) и обслуживающий персонал (водители, охранники, курьеры). Здесь линейный персонал – это кадры отделов и обслуживающий штат.

То есть линейный персонал выполняет ту часть работы, которую можно ощутить здесь и сейчас: архитектор спроектировал торговый центр, уборщица помыла полы, учитель объяснил ученикам тему логарифмов. Люди на вышестоящих должностях работают с тем, что создал линейный персонал.

Неквалифицированный и квалифицированный линейный персонал

К неквалифицированной работе относят труд работников, который не требует специальных знаний. Достаточно пройти короткую стажировку или испытательный срок.

Студент ищет себе подработку на лето. Перед ним на выбор несколько вакансий:

Его мама посоветовала пойти кассиром. Она сама им работала, когда была в декрете.

Любая организация нуждается в неквалифицированных работниках. Но проблема в том, что здесь самая большая текучесть кадров. Из примера выше понятно, что обычно на такую работу идут студенты, мамы в декрете, пенсионеры. Они знают, что карьерный рост практически невозможен, поэтому готовы тут же сменить место работы, если обещают выше зарплату или тот же заработок, но с лучшими условиями труда.

Квалифицированные сотрудники – это те, у которых есть специальное образование и определенный уровень квалификации. Среди таких профессий:

В этих профессиях уже требуется опыт работы и даже мастерство: сварщик, который делает аккуратные швы, и массажист, который избавит от боли в спине за один сеанс, ценятся и высоко оплачиваются.

Персонал с высокой квалификацией – это работники с высшим образованием:

Тут также важен опыт работы, рекомендации и профессионализм. В этой категории уже возможен карьерный рост: учитель может перерасти в завуча, а затем стать директором школы. Экономист в крупной компании со временем может стать руководителем отдела и даже заместителем генерального директора. Благодаря этому текучка кадров высококвалифицированного линейного персонала меньше, но также присутствует.

Сложности найма

Найти линейный персонал не так сложно, как его удержать. У таких сотрудников невысокая зарплата без бонусов, часто они рассматривают свою работу как временную, поэтому переходят с одного места на другое в надежде найти идеальную работу. Даже у учителей и врачей на начальном этапе карьеры зарплаты невысокие, из-за чего многие решают сменить вид деятельности.

Еще одна причина текучки – это монотонная работа. Как правило, это относится к неквалифицированным рабочим. Мало кто не устанет целый день разгадывать кроссворды, сидя на месте охранника или мыть один и тот же пол изо дня в день.

Таким образом, отдел кадров организаций вечно загружен. Они крутятся в непрерывном колесе: один сотрудник ушел, надо найти замену, другой – пришел, надо его ввести в курс дела, обучить и т.д.

По данным компании «Glassdoor for Employers», при подборе работы линейные соискатели обращают внимание на следующие аспекты:

Интересный факт! 10% вакансий остается практически без шанса быть закрытыми, 20% размещаются на сайтах не с целью найти сотрудников, 40% работодателей ищут не тех, про кого пишут в вакансиях, 70% откликов не успевают просматриваться работодателями, но зато 90% организаций жалуются на то, что найти сотрудников невозможно.

В районной больнице наняли отдельного кадровика, который будет заниматься наймом и увольнением сотрудников, потому что текучка очень большая. Чуть ли не каждый месяц меняются уборщицы и охранники. Врачи и медсестры уходят реже, но кадров все равно не хватает. В итоге растет загруженность медработников, некоторые это не выдерживают и увольняются.

Кадровый специалист по несколько раз в месяц проводит собеседования. Перед ним тоже непростая задача: среди соискателей нужно отобрать тех, которые заинтересованы в работе и будут к ней относиться ответственно, а не ждать, пока предложат место получше. То есть нужно найти середину между неответственными соискателями, которые согласны на низкий уровень оплаты, и надежными кандидатами, которых не устраивает такое предложение.

Также кадровому специалисту больницы поручили найти способ мотивации и удержания линейного персонала.

Особенности управления линейным штатом

В начале статьи мы рассматривали пример линейной структуры организации. Из нее видно, что линейным персоналом управляют руководители подразделений. Работники подчиняются, выполняют указания своего руководителя. А у него, в свою очередь, есть свой начальник, которому он подчиняется.

На руководителях отделов лежит непростая задача: отвечать за действия других. Из-за большой текучки и низкой мотивации линейного персонала делать это не всегда легко.

Руководство рекламного агентства «PRМаркет» понимает, что без стабильных и заинтересованных работников далеко не пойдешь. Поэтому сотрудники компании разработали систему мотивации: для квалифицированных рабочих оформляется полный соцпакет, за инициативу начисляются премии, а с каждым отработанным годом увеличивается зарплата. Для всех сотрудников в компании предоставляется бесплатный обед и комната отдыха с мягкими креслами и видеоиграми.

Интересный факт! На территории Google-городка 20 ресторанов, бесплатных для всех кадров. Кухни разные: итальянская, мексиканская, арабская, вегетарианская, фастфуд и другие. Большинство специалистов питается в офисе 3 раза в день.

Зарплаты в «PRМаркет» не выше средних, однако благодаря таким условиям труда все стремятся попасть в агентство и задержаться там.

Компании, которые не уделяют внимания системе мотивации труда, вынуждены сталкиваться с большой текучкой. Для них единственный выход – сделать зарплаты выше средних. Однако, повысив зарплаты линейному персоналу, придется повышать их и людям на вышестоящих должностях, а на такое не каждая компания может пойти.

Источник

Введение в теорию автоматического управления. Основные понятия теории управления техническим системами

Публикую первую главу лекций по теории автоматического управления, после которых ваша жизнь уже никогда не будет прежней.

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 только готовятся к публикации в виде книги, а поскольку здесь есть специалисты по ТАУ, студенты и просто интересующиеся предметом, то любая критика привествуется.

1. Основные понятия теории управления техническими системами

1.1. Цели, принципы управления, виды систем управления, основные определения, примеры

Развитие и совершенствование промышленного производства (энергетики, транспорта, машиностроения, космической техники и т.д.) требует непрерывного увеличения производительности машин и агрегатов, повышения качества продукции, снижения себестоимости и, особенно в атомной энергетике, резкого повышения безопасности (ядерной, радиационной и т.д.) эксплуатации АЭС и ядерных установок.

Реализация поставленных целей невозможна без внедрения современных систем управления, включая как автоматизированные (с участием человека-оператора), так и автоматические (без участия человека-оператора) системы управления (СУ).

Определение: Управление – это такая организация того или иного технологического процесса, которая обеспечивает достижение поставленной цели.

Теория управления является разделом современной науки и техники. Она базируется (основывается) как на фундаментальных (общенаучных) дисциплинах (например, математика, физика, химия и т.д.), так и на прикладных дисциплинах (электроника, микропроцессорная техника, программирование и т.д.).

Любой процесс управления (автоматического) состоит из следующих основных этапов (элементов):

Для реализации Процесса Управления система управления (СУ) должна иметь:

Определение: Если система управления (СУ) содержит все перечисленные выше части, то она является замкнутой.

Определение: Управление техническим объектом с использованием информации о результатах управления называется принципом обратной связи.

Схематично такая система управления может быть представлена в виде:

Рис. 1.1.1 — Структура системы управления (СУ)

Если система управления (СУ) имеет структурную схему, вид которой соответствует рис. 1.1.1, и функционирует (работает) без участия человека (оператора), то она называется системой автоматического управления (САУ).

Если СУ функционирует с участием человека (оператора), то она называется автоматизированной СУ.

Если Управление обеспечивает заданный закон изменения объекта во времени независимо от результатов управления, то такое управление совершается по разомкнутому циклу, а само управление называется программным управлением.

К системам, работающим по разомкнутому циклу, относятся промышленные автоматы (конвейерные линии, роторные линии и т.д.), станки с числовым программным управлением (ЧПУ): см. пример на рис. 1.1.2.

Задающее устройство может быть, например, и “копиром”.

Поскольку в данном примере нет датчиков (измерителей), контролирующих изготавливаемую деталь, то если, например, резец был установлен неправильно или сломался, то поставленная цель (изготовление детали) не может быть достигнута (реализована). Обычно в системах подобного типа необходим выходной контроль, который будет только фиксировать отклонение размеров и формы детали от желаемой.

Автоматические системы управления подразделяются на 3 типа:

САР и СС являются подмножествами САУ ==> .

Определение: Автоматическая система управления, обеспечивающая постоянство какой-либо физической величины (группы величин) в объекте управления называется системой автоматического регулирования (САР).

Системы автоматического регулирования (САР) — наиболее распространенный тип систем автоматического управления.

Первый в мире автоматический регулятор (18-е столетие) – регулятор Уатта. Данная схема (см. рис. 1.1.3) реализована Уаттом в Англии для поддержания постоянной скорости вращения колеса паровой машины и, соответственно, для поддержания постоянства скорости вращения (движения) шкива (ремня) трансмиссии.

В данной схеме чувствительными элементами (измерительными датчиками) являются “грузы” (сферы). «Грузы» (сферы) также “заставляют” перемещаться коромысло и затем задвижку. Поэтому данную систему можно отнести к системе прямого регулирования, а регулятор — к регулятору прямого действия, так как он одновременно выполняет функции и “измерителя” и “регулятора”.

В регуляторах прямого действия дополнительного источника энергии для перемещения регулирующего органа не требуется.

В системах непрямого регулирования необходимо присутствие (наличие) усилителя (например, мощности), дополнительного исполнительного механизма, содержащего, например, электродвигатель, серводвигатель, гидропривод и т.д.

Примером САУ (системы автоматического управления), в полном смысле этого определения, может служить система управления, обеспечивающая вывод ракеты на орбиту, где управляемой величиной может быть, например, угол между осью ракеты и нормалью к Земле ==> см. рис. 1.1.4.а и рис. 1.1.4.б

1.2. Структура систем управления: простые и многомерные системы

В теории управления техническими системами часто бывает удобно систему разделить на набор звеньев, соединенных в сетевые структуры. В простейшем случае система содержит одно звено, на вход которого подается входной воздействие (вход), на входе получается отклик системы (выход).

В теории Управления Техническими Системам используют 2 основных способа представления звеньев систем управления:

— в переменных “вход-выход”;

— в переменных состояния (более подробно см. разделы 6…7).

Представление в переменных “вход-выход” обычно используется для описания относительно простых систем, имеющих один “вход” (одно управляющее воздействие) и один “выход” (одна регулируемая величина, см. рисунок 1.2.1).

Обычно такое описание используется для технически несложных САУ (систем автоматического управления).

В последнее время широкое распространение имеет представление в переменных состояния, особенно для технически сложных систем, в том числе и для многомерных САУ. На рис. 1.2.2 приведено схематичное представление многомерной системы автоматического управления, где u₁(t)…u_m(t) — управляющие воздействия (вектор управления), y₁(t)…y_p(t) — регулируемые параметры САУ (вектор выхода).

Рассмотрим более детально структуру САУ, представленную в переменных “вход-выход” и имеющую один вход (входное или задающее, или управляющее воздействие) и один выход (выходное воздействие или управляемая (или регулируемая) переменная).

Предположим, что структурная схема такой САУ состоит из некоторого числа элементов (звеньев). Группируя звенья по функциональному принципу (что звенья делают), структурную схему САУ можно привести к следующему типовому виду:

Рис. 1.2.3 — Структурная схема системы автоматического управления

Символом ε(t) или переменной ε(t) обозначается рассогласование (ошибка) на выходе сравнивающего устройства, которое может “работать” в режиме как простых сравнительных арифметических операций (чаще всего вычитание, реже сложение), так и более сложных сравнительных операций (процедур).

Задача системы управления состоит в том (если она устойчива), чтобы “работать” на уничтожение рассогласования (ошибки) ε(t), т.е. ==> ε(t) → 0.

Следует отметить, что на систему управления действуют как внешние воздействия (управляющее, возмущающее, помехи), так и внутренние помехи. Помеха отличается от воздействия стохастичностью (случайностью) своего существования, тогда как воздействие почти всегда детерминировано.

Для обозначения управляющего (задающего воздействие) будем использовать либо x(t), либо u(t).

1.3. Основные законы управления

Если вернуться к последнему рисунку (структурная схема САУ на рис. 1.2.3), то необходимо “расшифровать” роль, которую играет усилительно-преобразующее устройство (какие функции оно выполняет).

Если усилительно-преобразующее устройство (УПУ) выполняет только усиление (или ослабление) сигнала рассогласования ε(t), а именно: , где – коэффициент пропорциональности (в частном случае = Const), то такой режим управления замкнутой САУ называется режимом пропорционального управления (П-управление).

Если УПУ выполняет формирование выходного сигнала ε1(t), пропорционального ошибке ε(t) и интегралу от ε(t), т.е. , то такой режим управления называется пропорционально-интегрирующим (ПИ-управление). ==> , где b – коэффициент пропорциональности (в частном случае b = Const).

Обычно ПИ-управление используется для повышения точности управления (регулирования).

Если УПУ формирует выходной сигнал ε₁(t), пропорциональный ошибке ε(t) и ее производной, то такой режим называется пропорционально-дифференцирующим (ПД-управление): ==>

Обычно использование ПД-управления повышает быстродействие САУ

Если УПУ формирует выходной сигнал ε₁(t), пропорциональный ошибке ε(t), ее производной, и интегралу от ошибки ==> , то такой режим называетсято такой режим управления называется пропорционально-интегрально-дифференцирующим режимом управления (ПИД-управление).

ПИД-управление позволяет зачастую обеспечить “хорошую” точность управления при “хорошем” быстродействии

1.4. Классификация систем автоматического управления

1.4.1. Классификация по виду математического описания

По виду математического описания (уравнений динамики и статики) системы автоматического управления (САУ) подразделяются на линейные и нелинейные системы (САУ или САР).

Каждый “подкласс” (линейных и нелинейных) подразделяется на еще ряд “подклассов”. Например, линейные САУ (САР) имеют различия по виду математического описания.
Поскольку в этом семестре будут рассматриваться динамические свойства только линейных систем автоматического управления (регулирования), то ниже приведем классификацию по виду математического описания для линейных САУ (САР):

1) Линейные системы автоматического управления, описываемые в переменных «вход-выход» обыкновенными дифференциальными уравнениями (ОДУ) с постоянными коэффициентами:

где x(t) – входное воздействие; y(t) – выходное воздействие (регулируемая величина).

Если использовать операторную («компактную») форму записи линейного ОДУ, то уравнение (1.4.1) можно представить в следующем виде:

где, p = d/dt — оператор дифференцирования; L(p), N(p) — соответствующие линейные дифференциальные операторы, которые равны:

2) Линейные системы автоматического управления, описываемые линейными обыкновенными дифференциальными уравнениями (ОДУ) с переменными (во времени) коэффициентами:

В общем случае такие системы можно отнести и к классу нелинейных САУ (САР).

3) Линейные системы автоматического управления, описываемые линейными разностными уравнениями:

где f(…) – линейная функция аргументов; k = 1, 2, 3… — целые числа; Δt – интервал квантования (интервал дискретизации).

Уравнение (1.4.4) можно представить в «компактной» форме записи:

Обычно такое описание линейных САУ (САР) используется в цифровых системах управления (с использованием ЭВМ).

4) Линейные системы автоматического управления с запаздыванием:

где L(p), N(p) — линейные дифференциальные операторы; τ — время запаздывания или постоянная запаздывания.

Если операторы L(p) и N(p) вырождаются (L(p) = 1; N(p) = 1), то уравнение (1.4.6) соответствует математическому описанию динамики звена идеального запаздывания:

а графическая иллюстрация его свойств привдена на рис. 1.4.1

5) Линейные системы автоматического управления, описываемые линейными дифференциальными уравнения в частных производных. Нередко такие САУ называют распределенными системами управления. ==> «Абстрактный» пример такого описания:

Система уравнений (1.4.7) описывает динамику линейно распределенной САУ, т.е. регулируемая величина зависит не только от времени, но и от одной пространственной координаты.
Если система управления представляет собой «пространственный» объект, то ==>

где зависит от времени и пространственных координат, определяемых радиусом-вектором

6) САУ, описываемые системами ОДУ, или системами разностных уравнений, или системами уравнений в частных производных ==> и так далее…

Аналогичную классификацию можно предложить и для нелинейных САУ (САР)…

Для линейных систем выполеняются следующие требования:

Статической характеристикой называется зависимость выхода от величины входного воздействия в установившемся режиме (когда все переходные процессы затухли).

Для систем, описываемых линейными обыкновенными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами статическая характеристика получается из уравнения динамики (1.4.1) приравниванием нулю всех нестационарных членов ==>

На рис.1.4.2 представлены примеры линейной и нелинейных статических характеристик систем автоматического управления (регулирования).

Нелинейность членов, содержащих производные по времени в уравнениях динамики, может возникнуть при использовании нелинейных математических операций (*, /, , , sin, ln и т.д.). Например, рассматривая уравнение динамики некоторой «абстрактной» САУ

отметим, что в этом уравнении при линейной статической характеристики второе и третье слагаемые (динамические члены) в левой части уравнения — нелинейные, поэтому САУ, описываемая подобным уравнением, является нелинейной в динамическом плане.

1.4.2. Классификация по характеру передаваемых сигналов

По характеру передаваемых сигналов системы автоматического управления (или регулирования) подразделяются:

Системой непрерывного действия называется такая САУ, в каждом из звеньев которой непрерывному изменению входного сигнала во времени соответствует непрерывное изменение выходного сигнала, при этом закон изменения выходного сигнала может быть произвольным. Чтобы САУ была непрерывной, необходимо, чтобы статические характеристики всех звеньев были непрерывными.

Системой релейного действия называется САУ, в которой хотя бы в одном звене при непрерывном изменении входной величины выходная величина в некоторые моменты процесса управления меняется “скачком” в зависимости от величины входного сигнала. Статическая характеристика такого звена имеет точки разрыва или излома с разрывом.

Системой дискретного действия называется система, в которой хотя бы в одном звене при непрерывном изменении входной величины выходная величина имеет вид отдельных импульсов, появляющиеся через некоторый промежуток времени.

Звено, преобразующее непрерывный сигнал в дискретный сигнал, называется импульсным. Подобный вид передаваемых сигналов имеет место в САУ с ЭВМ или контроллером.

Наиболее часто реализуются следующие методы (алгоритмы) преобразования непрерывного входного сигнала в импульсный выходной сигнал:

На рис. 1.4.5 представлена графическая иллюстрация алгоритма амплитудно-импульсной модуляции (АИМ). В верхней части рис. представлена временная зависимость x(t) — сигнала на входе в импульсное звено. Выходной сигнал импульсного блока (звена) y(t) – последовательность прямоугольных импульсов, появляющихся с постоянным периодом квантования Δt (см. нижнюю часть рис.). Длительность импульсов – одинакова и равна Δ. Амплитуда импульса на выходе блока пропорциональна соответствующей величине непрерывного сигнала x(t) на входе данного блока.

Данный метод импульсной модуляции был весьма распространен в электронно-измерительной аппаратуре систем управления и защиты (СУЗ) ядерных энергетических установок (ЯЭУ) в 70-х…80-х годах прошлого столетия.

На рис. 1.4.6 представлена графическая иллюстрация алгоритма широтно-импульсной модуляции (ШИМ). В верхней части рис. 1.14 представлена временная зависимость x(t) – сигнала на входе в импульсное звено. Выходной сигнал импульсного блока (звена) y(t) – последовательность прямоугольных импульсов, появляющихся с постоянным периодом квантования Δt (см. нижнюю часть рис. 1.14). Амплитуда всех импульсов – одинакова. Длительность импульса Δt на выходе блока пропорциональна соответствующей величине непрерывного сигнала x(t) на входе импульсного блока.

Данный метод импульсной модуляции в настоящее время является наиболее распространенным в электронно-измерительной аппаратуре систем управления и защиты (СУЗ) ядерных энергетических установок (ЯЭУ) и САУ других технических систем.

Завершая данный подраздел, необходимо заметить, что если характерные постоянные времени в других звеньях САУ (САР) существенно больше Δt (на порядки), то импульсная система может считаться непрерывной системой автоматического управления (при использовании как АИМ, так и ШИМ).

1.4.3. Классификация по характеру управления

По характеру процессов управления системы автоматического управления подразделяются на следующие типы:

Выходной стохастический сигнал характеризуется:

Кроме приведенных основных видов классификации систем управления, существуют и другие классификации. Например, классификация может проводиться по методу управления и основываться на взаимодействии с внешней средой и возможности адаптации САУ к изменению параметров окружающей среды. Системы делятся на два больших класса:

1) Обыкновенные (несамонастраивающиеся) СУ без адаптации; эти системы относятся к разряду простых, не изменяющих свою структуру в процессе управления. Они наиболее разработаны и широко применяются. Обыкновенные СУ подразделяются на три подкласса: разомкнутые, замкнутые и комбинированные системы управления.

2) Самонастраивающиеся (адаптивные) СУ. В этих системах при изменении внешних условий или характеристик объекта регулирования происходит автоматическое (заранее не заданное) изменение параметров управляющего устройства за счет изменения коэффициентов СУ, структуры СУ или даже введения новых элементов.

Другой пример классификации: по иерархическому признаку (одноуровневые, двухуровневые, многоуровневые).

Источник