Closed loop system. Kas tas ir?
Vairākos postos ir pieminēts termins 'closed loop system'. Nu pienācis laiks nedaudz plašāk izskaidrot šo jēdzienu.
Ko mēs redzam šajā attēlā? Cilvēks iet pa virvi, ar kārts palīdzību mēģinādams noturēt līdzsvaru. Ja viņš sāk gāzties uz kreiso pusi, akrobāts pabīda kārti pa labi, un otrādi, līdz līdzsvars ir atjaunots.
Kāds šim attēlam ir sakars ar 'slosed loop system'? Tā ir mehāniska closed loop system!
Mēs varam pārnest šo mehānisko sistēmu uz auto industriju, piemēram, degvielas padeves sistēmu:
līdzsvara mērījums būs degvielas spiediena sensors;
kārts būs PWM - sūknim pievadītā elektriskā jauda;
(cilvēka) esošā pozīcija - reālais spiediens sistēmā konkrētajā mirklī.
Degvielas spiediena closed loop system mēģina uzturēt precīzu/noteiktu degvielas spiedienu. Šim nolūkam spiediens tiek mērīts ar spiediena sensora palīdzību. Tiklīdz kā sistēma pamana atšķirību starp vēlamo un ideālo vērtībām, tā veic nekavējošu korekciju (pretējā 'virzienā'), lai sasniegtu ideālo spiedienu. Kā izrādās, closed loop system darbība ir vienkārša!
Jāatzīmē, ka galvenais parametrs, pēc kura var novērtēt, kā 'sokas' šai sistēmai ar uzdotā parametra uzturēšanu, ir - 'kārts': virves akrobāta gadījumā vai - PWM degvielas sistēmas gadījumā. Ja šis 'kārts' parametrs ir vidējā (starp kreiso/labo pusi, starp min/max vērtībām) - sistēma ir viduspunktā: tā ir laba ziņa, tas nozīmē - sistēma ir gatava labot situāciju kā 'pa kreis', tā 'pa labi', jeb degvielas sistēmas gadījumā - gan palielināt sūkņa ražību, gan to samazināt. Ja sistēma atrodas tuvu kādai no malējiem stāvokļiem, tas nozīmē - sistēmai ir grūtības uzturēt vajadzīgo parametru. Virves akrobāta gadījumā - pūš spēcīgs sānu vējš, jeb degvielas padeves sistēmas gadījumā - ir degvielas noplūde, tādēļ sūknim jāstrādā ar palielinātu jaudu.
Ja iestājas nosacījumi, kad sistēma vairs nav spējīga uzturēt 'līdzsvaru', virves akrobāts nokrīt, bet MSD (un arī citas elektriskas vadības sistēmas) ieraksta atbilstošu kļūdu.
Piemēram: MSD ir ierakstījis kļūdu - nepietiekošs spiediens, 4700 hPa (vajadzīgo 5000 hPa vietā). Svarīgi ir saprast - kaut arī nomērītā vērtība ir tikai par 300 hPa mazāka par ideālo, patiesībā problēma ir nopietna! MSD ir mēģinājis sasniegt 5000 hPa, palielinot PWM no 'viduspunkta' jeb aptuveni 50% līdz 100% (t.i.: pilnam barošanas spriegumam), sūknim pievadītā elektriskā jauda ir bijusi palielināta aptuveni 3 reizes, bet pat ar 3X palielinātu jaudu tas nav spējis sasniegt 'līdzsvaru' jeb pieprasīto spiedienu. Situācija ir analoga tai, ja virves kāpējs būtu aizbīdījis kārti līdz galam pa labi, taču pat šajā situācijā - ar to nebūtu pietiekami!
Šādas closed loop sistēmas tiek izmantotas ļoti bieži, piemēram:
drosele (sistēma sastāv no: drosele, tās pozīcijas sensori un motors, kas to vada);
VANOS (vārsts, sadales vārpstas sensors un mehānisms, kas groza sadales vārpstu);
degvielas spiediena LPFP (sūknis, tam maināma jauda ar PWM, spiediena sensors);
degvielas spiediena HPFP (sūknis, tā vārsts, ko vada ar PWM, mehānisms, kas pumpē degvielu, spiediena sensors);
eļļas spiediena sistēma (eļļas sūknis, spiediena sensors, vārsts, ko vada ar PWM);
ūdens sūknis (sūknis, strāvas sensors, PWM, ar ko maina sūkņa ražību);
termostats Mapped modē (apsildes elements, temperatūras sensors, PWM vadība apsildes elementam), u.t.t.
Pat degvielas maisījuma (Lambda) uzturēšana ir closed loop sistēma!
Šajā sistēmā ietilpst: Lambda zondes, DME, kas maina sprauslu atvēršanās laiku, un integratori jeb STFT, kas rāda 'balansa' situāciju. Ja esošā sistēma ir tuvu ideālajam viduspunktam, integratori ir tuvu 0 - nepieciešamā korekcija ir neliela, ja disbalanss ir lielāks, arī nepieciešamā korekcija ir lielāka - integratora vērtība būs būtiski atšķirīga no 0.
Vēl vairāk - piemērs ar virves akrobātu labi izskaidro, ar ko korekcijas atšķiras no integratoriem.
Virves akrobāts ne bez iemesla kārti ir izvēlējies smagu un garu - šādi virves akrobāts iegūst papildus stabilitāti. Viņš nevar nejauši strauji 'paraut' kārti, smagāka kārts pati kļūst par 'atbalsta punktu'. Tieši tāds pat sprincips tiek izmantots daļā closed loop sistēmu - tās reakcijas ātrums uz nepieciešamo korekciju tiek ierobežots, lai izvairītos no strauji mainīgām un nekontrolējamām situācijām.
Korekcija - konkrētajā laika mirklī teorētiski nepieciešamā korekcija, lai iegūtu ideālu situāciju;
Integrators - ar laikā ierobežotu izmaiņu 'apveltīta' korekcija, jeb 'smagā kārts' no analoģijas ar virves akrobātu. Degvielas maisījuma kontroles sistēmās tiek izmantots šis 'smagās kārts' princips, lai izvairītos no pārāk straujām degvielas proporcijas izmaiņām. Pārāk straujas izmaiņas var izraisīt dzinēja darbības nestabilitāti.
Strādājošam dzinējam atverot ../F5/F6, paskrollējot menu uz leju, varam redzēt:
Aplūkojot atzīmētos laukus, jūs redzēsiet - korekcijas mainās strauji, bet integrators: lēnāk, 'solīdāk', lieki 'neraustoties'. Šāds princips risina vairākus uzdevumus: ja tiek pieprasīta ļoti strauja korekcija - ļauj izvairīties no nekontrolējamas situācijas, savukārt, ilgtermiņā vajadzīgo parametru (šajā situācijā - Lambda vērtība) uztur ļoti precīzi.
Kāds šim attēlam ir sakars ar 'slosed loop system'? Tā ir mehāniska closed loop system!
Mēs varam pārnest šo mehānisko sistēmu uz auto industriju, piemēram, degvielas padeves sistēmu:
līdzsvara mērījums būs degvielas spiediena sensors;
kārts būs PWM - sūknim pievadītā elektriskā jauda;
(cilvēka) esošā pozīcija - reālais spiediens sistēmā konkrētajā mirklī.
Degvielas spiediena closed loop system mēģina uzturēt precīzu/noteiktu degvielas spiedienu. Šim nolūkam spiediens tiek mērīts ar spiediena sensora palīdzību. Tiklīdz kā sistēma pamana atšķirību starp vēlamo un ideālo vērtībām, tā veic nekavējošu korekciju (pretējā 'virzienā'), lai sasniegtu ideālo spiedienu. Kā izrādās, closed loop system darbība ir vienkārša!
Jāatzīmē, ka galvenais parametrs, pēc kura var novērtēt, kā 'sokas' šai sistēmai ar uzdotā parametra uzturēšanu, ir - 'kārts': virves akrobāta gadījumā vai - PWM degvielas sistēmas gadījumā. Ja šis 'kārts' parametrs ir vidējā (starp kreiso/labo pusi, starp min/max vērtībām) - sistēma ir viduspunktā: tā ir laba ziņa, tas nozīmē - sistēma ir gatava labot situāciju kā 'pa kreis', tā 'pa labi', jeb degvielas sistēmas gadījumā - gan palielināt sūkņa ražību, gan to samazināt. Ja sistēma atrodas tuvu kādai no malējiem stāvokļiem, tas nozīmē - sistēmai ir grūtības uzturēt vajadzīgo parametru. Virves akrobāta gadījumā - pūš spēcīgs sānu vējš, jeb degvielas padeves sistēmas gadījumā - ir degvielas noplūde, tādēļ sūknim jāstrādā ar palielinātu jaudu.
Ja iestājas nosacījumi, kad sistēma vairs nav spējīga uzturēt 'līdzsvaru', virves akrobāts nokrīt, bet MSD (un arī citas elektriskas vadības sistēmas) ieraksta atbilstošu kļūdu.
Piemēram: MSD ir ierakstījis kļūdu - nepietiekošs spiediens, 4700 hPa (vajadzīgo 5000 hPa vietā). Svarīgi ir saprast - kaut arī nomērītā vērtība ir tikai par 300 hPa mazāka par ideālo, patiesībā problēma ir nopietna! MSD ir mēģinājis sasniegt 5000 hPa, palielinot PWM no 'viduspunkta' jeb aptuveni 50% līdz 100% (t.i.: pilnam barošanas spriegumam), sūknim pievadītā elektriskā jauda ir bijusi palielināta aptuveni 3 reizes, bet pat ar 3X palielinātu jaudu tas nav spējis sasniegt 'līdzsvaru' jeb pieprasīto spiedienu. Situācija ir analoga tai, ja virves kāpējs būtu aizbīdījis kārti līdz galam pa labi, taču pat šajā situācijā - ar to nebūtu pietiekami!
Šādas closed loop sistēmas tiek izmantotas ļoti bieži, piemēram:
drosele (sistēma sastāv no: drosele, tās pozīcijas sensori un motors, kas to vada);
VANOS (vārsts, sadales vārpstas sensors un mehānisms, kas groza sadales vārpstu);
degvielas spiediena LPFP (sūknis, tam maināma jauda ar PWM, spiediena sensors);
degvielas spiediena HPFP (sūknis, tā vārsts, ko vada ar PWM, mehānisms, kas pumpē degvielu, spiediena sensors);
eļļas spiediena sistēma (eļļas sūknis, spiediena sensors, vārsts, ko vada ar PWM);
ūdens sūknis (sūknis, strāvas sensors, PWM, ar ko maina sūkņa ražību);
termostats Mapped modē (apsildes elements, temperatūras sensors, PWM vadība apsildes elementam), u.t.t.
Pat degvielas maisījuma (Lambda) uzturēšana ir closed loop sistēma!
Šajā sistēmā ietilpst: Lambda zondes, DME, kas maina sprauslu atvēršanās laiku, un integratori jeb STFT, kas rāda 'balansa' situāciju. Ja esošā sistēma ir tuvu ideālajam viduspunktam, integratori ir tuvu 0 - nepieciešamā korekcija ir neliela, ja disbalanss ir lielāks, arī nepieciešamā korekcija ir lielāka - integratora vērtība būs būtiski atšķirīga no 0.
Vēl vairāk - piemērs ar virves akrobātu labi izskaidro, ar ko korekcijas atšķiras no integratoriem.
Virves akrobāts ne bez iemesla kārti ir izvēlējies smagu un garu - šādi virves akrobāts iegūst papildus stabilitāti. Viņš nevar nejauši strauji 'paraut' kārti, smagāka kārts pati kļūst par 'atbalsta punktu'. Tieši tāds pat sprincips tiek izmantots daļā closed loop sistēmu - tās reakcijas ātrums uz nepieciešamo korekciju tiek ierobežots, lai izvairītos no strauji mainīgām un nekontrolējamām situācijām.
Korekcija - konkrētajā laika mirklī teorētiski nepieciešamā korekcija, lai iegūtu ideālu situāciju;
Integrators - ar laikā ierobežotu izmaiņu 'apveltīta' korekcija, jeb 'smagā kārts' no analoģijas ar virves akrobātu. Degvielas maisījuma kontroles sistēmās tiek izmantots šis 'smagās kārts' princips, lai izvairītos no pārāk straujām degvielas proporcijas izmaiņām. Pārāk straujas izmaiņas var izraisīt dzinēja darbības nestabilitāti.
Strādājošam dzinējam atverot ../F5/F6, paskrollējot menu uz leju, varam redzēt:
Komentāri
Ierakstīt komentāru