Автоматик бошšариш муаммоларининг моќияти

1-MAVZU. AVTOMATIK BOSHQARISH NAZARIYASINING UMUMIY TAVSIFI VA XUSUSIYATLARI
REJA:
1.1.Avtomatik boshqarish nazariyasining asosiy tushuncha va ta’riflari
1.2. Boshqa texnikaviy fanlar bilan o‘zaro aloqasi
1.3.Tarixiy ma’lumotlar
Tаyanch so‘zlаr vа ibоrаlаr: kibernetika, texnik kibernetika, rostlagich, rostlash qurilmasi, boshqarish obyekti, boshqarish tizimi, boshqaruv ta’siri, g‘alayon, chiqish koordinatalari, boshqarish algoritmi, avtomatik boshqarish, funksional sxema, strukturaviy sxema, prinsipial sxema, ochiq boshqarish prinsipi, g‘alayon bo‘yicha boshqarish prinsipi, teskari aloqa yoki og‘ish prinsipi.


1.1. Avtomatik boshqarish nazariyasining asosiy tushuncha va ta’riflari

Avtomatik boshqarish nazariyasi (ABN) boshqarish to‘g‘risida ilmiy ta’lim beruvchi ilmiy fanlar qatoriga ham kiradi. Avtomatik boshqarish nazariyasi – bu avtomatik boshqarish tizimi (ABT)da kechuvchi axborot jarayonlari predmetini o‘rganuvchi ilmiy fandir.

ABN turli fizik tabiatli ABT ning o‘ziga xos umumiy qonuniyatini va bu qonuniyat asosida yuqori sifatli boshqarish tizimlarini qurish prinsiplarini ishlab chiqadi.
ABNda boshqarish prinsiplarini o‘rganish orqali tizimning fizik va konstruktiv hususiyatlardan abstrakt(mavhum)lashtiriladi va real tizimning o‘rniga matematik modeli adekvat bo‘lgan tizim ko‘riladi. ABNda asosiy tadqiqot usuli matematik modellashtirish hisoblanadi. Undan tashqari ABNning uslubiyot asoslarini qo‘yidagilar tashkil etadi:

• odatdagi differensial tenglamar nazariyasi;

• operatsion hisoblash;

• garmonik taxlil;

• vektor-matritsali algebra.

1.2. Boshqa texnikaviy fanlar bilan o‘zaro aloqasi
ABN boshqarish tizimlari elementlarining ishlash nazariyasi (datchik, registr) bilan birgalikda avtomatikani tashkil etadi. Avtomatika texnik obyektlarni boshqarish to‘g‘risidagi fan bo‘lib, texnik kibernetikaning bir bo‘lagi hisoblanadi. Shuningdek avtomatika texnik obyektlarni boshqarish uchun kerak bo‘lgan axborotlar va ularni qayta ishlash bilan shug‘ullanuvchi – axborotlar nazariyasi va ABN fanlariga bo‘linadi.
Kibernetika – murakkab tizimlar (texnik obyektlar, texnologik jarayonlar, jonli organizmlar, kollektivlar, tashkilotlar va x.k.) ni optimal boshqarish to‘g‘risidagi fan.
Texnik kibernetika (yoki avtomatik boshqarish nazariyasi) – kibernetikaning g‘oya va usullari yordamida texnik tizimlarni o‘rganuvchi fan sohasi. Texnik obyektlarni boshqarishning asosiy vazifasi – jarayonga qo‘yilgan talablarni bajarilishida ayni sharoitda boshqarish algoritmlarini topish va amalga oshirishdir.

1 .3. Tarixiy ma’lumotlar

Sanoatda qo‘llanilishi mumkin bo‘lgan eng birinchi avtomatik rostlagich rus mexanigi I.I.Polzunov tomonidan (1765 y.) yaratilgan. Bu qurilma bug‘ mashinasi qozonidagi suv sathi balandligini bir meyorda, inson ishtirokisiz, saqlab turishga mo‘ljallangan qurilma edi (1.1-rasm). Ma’lumki, qozondagi suv miqdori uning bug‘ga aylanishi va sarfi sababli kamayadi, natijada undagi bug‘ bosimi ham kamayadi. Bu o‘z navbatida bug‘ mashinasining yomon ishlashiga, uning tezligi o‘zgarib turishiga sabab bo‘ladi. Shu sababli bug‘ qozonidagi suv sathi balandligi va bug‘ mashinasining aylanish tezligini saqlab turish o‘sha davrning eng muhim muammolaridan hisoblanardi. Qozondagi 1 chiquvchi suvning sarfi Q₂ oshganda suv sathi h₀ balandlikdan kamayadi. Richak 4 ga mahkamlangan to‘siq 3 qalqovuch 2 pasayishi hisobiga ochiladi ва qozonga tushayotgan suv hajmi Q₁ oshadi. Suvning satxi h oshishganda qalqovuch 2 ko‘tariladi hamda bu o‘z navbatida qozonga tushayotgan suv hajmi Q₁ ni to‘siq 3 orqali kamaytiradi. Polzunov yaratgan texnik vosita (rostlagich) tufayli, odam qozondagi suv sathi balandligini nazorat qilish, agar undagi suv sathi oldindan belgilab quyilgan suv sathi balandligidan kamaysa – suv quyib, ortib ketganda esa qozonga kelishini to‘xtatish jarayonini boshqarib turish funksiyasini bajarishdan ozod bo‘ldi.

1784 yida ingliz mexanigi Jems Uatt ikkinchi muammoni hal qildi – bug‘ mashinasi valining aylanish tezligini rostlay oladigan avtomatik qurilma – р остлагич (регулятор)ни яратди (1.2-расм). Валнинг айланиш сони ўзгарса, markazdan qochma kuchlarning ta’siri ostida yuklar 1 o‘z xolatini o‘zgartiradi hamda rostlash organi 2 joyini o‘zgartirish hisobiga bug‘ uzatilishi o‘zgaradi. Bu o‘z navbatida valning aylanishlar soniga bog‘langan, faqat dastlabkiga teskari yo‘nalishda.

Bu ikki texnik qurilma yordamida o‘sha vaqtdagi texnologik mashinalarning ishonchli va o‘zgarmas tezlikda ishlashi birmuncha ta’minlangan. Polzunov va Uattlarning rostlagichlarida avtomatik rostlash tizimlarining asosiy elementlari sifatida obyekt – bug‘ qozoni va bug‘ mashinasini, rostlash qurilmasi – rostlovchi qopqoqli po‘kak va markazdan qochma uzatgichlarni ko‘rishimiz mumkin.

Avtomatik boshqarish nazariyasining asoschisi 1876 yilda «Bevosita ta’sir qiluvchi rostlagichlar» to‘g‘risidagi ilmiy ishni chop ettirgan rus olimi va muxandisi I.A.Vishnegradskiy hisoblanadi. Ushbu ishda u rostlash obyekti va rostlagichni yagona rostlash tizimda ekanligini va shuning uchun rostlagich va boshqarish obyektidan o‘tuvchi jarayon o‘zaro aloqada bo‘ladi va birgalikda ko‘rib chiqilishi shart ekanligini birinchi bo‘lib isbotlab berdi.

O‘sha vaqtlarda ushbu yo‘nalishda Maksvell ham ishlagan. Keyinchalik mashhur rus olimlari A.M.Lyapunov va N.YE.Jukovskiylar avtomatik boshqariladigan mashina va mexanizmlarda kechayotgan jarayonlarning matematik nazariyasi asoslarini yaratgan.
Zamonaviy avtomatik boshqarish nazariyasining rivoji XX chi asrning 20-30 yillarida Minorskiy, Naykvist, Xazenlarning maqolalarini paydo bo‘lishi bilan boshlandi. Nazariy ishlar muhandislar uchun klassik usullardan foydalanib avtomatik rostlash tizimlarini kundalik loyihalash imkonini yaratdi.
So‘nggi vaqtlarda klassik usullar o‘zining mukammalligiga erishganda tadqiqot ishlari optimal usullarni ishlab chiqish yo‘nalishiga qaratilgan edi. Zamonaviy ABN ishlari: