הראשון מערכת בקרה הומצא על ידי 'מושל זבוב הכדור של ג'יימס וואט' בשנת 17. הכוונה העיקרית של מכשיר זה היא לשמור על מהירות המנוע קבועה על ידי שינוי אספקת הקיטור למנוע. נכון לעכשיו, מערכת הבקרה ממלאת תפקיד חיוני במודרניות טֶכנוֹלוֹגִיָה מכיוון שמערכות אלו ישפיעו על חיי היומיום שלנו ללא רוח חיים או יותר. הדוגמאות הטובות ביותר למערכות בקרה הן מכוניות, מזגנים, מקררים, ג'יזן וכו '. מערכות אלה משמשות במוצרים שונים של תעשיות לבקרת איכות, מערכות תחבורה, רובוטיקה, מערכות נשק, טכנולוגיית חלל וכו' וגם אלה משמשות בהנדסה. / תחומים שאינם הנדסיים. מאמר זה דן בסקירה כללית של מערכת בקרה ואחת מסוגיה, כלומר מערכת בקרת הלולאה הפתוחה.
מהי מערכת בקרה?
הַגדָרָה: ניתן להגדיר את מערכת הבקרה כפלט של מערכת שניתן לשלוט בה על ידי שינוי הקלט שלה. כך שניתן לבטא את התנהגות המערכת בעזרת משוואות דיפרנציאליות. כך שניתן להשיג את התפוקה הרצויה במערכת בקרה באמצעות ניהול, כיוון או פיקוד על התנהגות המערכת. מערכות בקרה מסווגים לשני סוגים כלומר מערכות בקרה בלולאה פתוחה ומערכות בקרה בלולאה סגורה.
מהי מערכת בקרת לולאה פתוחה?
דיאגרמת הגוש של מערכת בקרת לולאה פתוחה מוצגת להלן. בתרשים הבא ניתן לתת את הקלט למערכת הבקרה כך שניתן להשיג את הפלט הנדרש. עם זאת, לא ניתן להחשיב את הפלט המתקבל באמצעות השימוש במערכת זו לצורך קלט הפניה נוסף.
במערכת הבאה, הוא כולל שני בלוקים כמו בקר, כמו גם את התהליך המבוקר. ככלל, הקלט שניתן למערכת תלוי בעיקר בפלט הנדרש. בהתבסס על הקלט, ניתן ליצור את אות הבקרה דרך הבקר. ניתן לתת אות זה ליחידת העיבוד. לכן, בהתבסס על אות הבקרה, ניתן לבצע עיבוד מתאים כך שניתן יהיה להשיג פלט.
פתח את מערכת בקרת הלולאה
במערכת בקרת הלולאה הפתוחה אין נתיב משוב. אז זו הסיבה שהקלט במערכת בקרת הלולאה הפתוחה אינו תלוי בפלט. כאן ראוי לציין כי זה בדרך כלל יוצר תקלה במערכת מכיוון שאין שום סיכוי לשנות את הקלט ברגע שהפלט ממחיש את ההבדל מהערך המשוער.
דוגמאות למערכת בקרת לולאה פתוחה כלול את הבאים.
- מכונת כביסה אוטומטית
- מכונת להכנת קפה או תה
- עוצמת קול במערכת הסטריאו
- מייבש ידיים חשמלי
- טוסטר לחם
- מדפסות הזרקת דיו
- מנוע סרוו / מנוע סרוו
- נורה חשמלית
- מייבש בגדים מבוסס על טיימר
- מתג אור
- טֵלֶוִיזִיָה שלט רחוק
- ברז מים
- מערכת נעילת דלתות
תכונות מערכת בקרה
התכונות של מערכת זו כוללות את הדברים הבאים.
- תכונות מערכת הבקרה כוללות בעיקר את הקשר המתמטי של כל מערכת בקרה שחייבת להיות ברורה בין קלט לפלט של המערכת.
- עבור מערכת בקרה ליניארית, ניתן לציין את הקשר בין קלט לפלט באמצעות מידתיות לינארית.
- עבור מערכת בקרה לא ליניארית, ניתן לסמן את הקשר בין קלט ופלט באמצעות מידתיות לינארית.
עבור מערכת בקרה טובה, הגורמים הבאים נחוצים.
- דיוק
- תְנוּדָה
- רְגִישׁוּת
- מְהִירוּת
- רַעַשׁ
- רוחב פס
- יַצִיבוּת
מאפיינים
המאפיינים של מערכת בקרת הלולאה הפתוחה הם,
- אין שום ניגוד בין ערכים אמיתיים ומועדפים.
- אין לו שום פעולת שליטה על ערך התפוקה.
- כל הגדרת קלט קובעת מיקום הפעלה מוגדר לבקר.
- השינויים בתנאים חיצוניים ישפיעו על שינוי הפלט ישירות.
דוגמה למערכת בקרת לולאה פתוחה
אנחנו יכולים לצפות בתנועה בקר אור במעברי כביש שונים. האותות שנוצרים דרך מערכת הבקרה תלויים בזמן. בזמן התכנון של הבקר, ניתן לתת תזמון פנימי לבקר.
לפיכך, ברגע שהבקר של אות תעבורה קבוע במעבר לאחר מכן ניתן להציג כל אות דרך הבקר.
כאן למערכת הבקרה אין מה לבצע באמצעות הפלט המופק מכיוון שהיא לא יכולה לשנות את הקלט שלה בהתבסס על התנועה שם בשום צד. לאחר פער זמן קבוע, המבוסס על הקלט שנוצר בעיקר, מערכת הבקרה מייצרת את התפוקה.
כאן במערכת הבקרה, ניתן לספק את רצף התזמון על ידי הממסרים המשמשים.
אז זה מציין בבירור שהקלט יישאר עצמאי עבור הפלט שנוצר.
שקול את מערכת הבקרה המוצגת להלן.
פונקציית העברה
ניתן להפיק את פונקציית ההעברה של מערכת בקרה באמצעות המשוואה הבאה.
G (S) = פלט / קלט
כאשר פונקציית ההעברה הנ'ל נחשבת בנפרד עבור כל בלוק אז היא ניתנת באופן הבא.
עבור הבלוק הראשון G1 (S), פונקציית ההעברה היא G1 (S) = Y1 / Yi
עבור G2 (S) = Y2 / Y1
עבור G3 (S) = Y0 / Y2
אז ניתן לחשב את פונקציית ההעברה הכוללת
G1 x G2 x G3 = Y1 / Yi * Y2 / Y1 * Y0 / Y2
אז ניתן לחשב את הרווח של לולאה פתוחה כ- G = יו / יי
לכן, השימוש במערכת הבקרה בלולאה פתוחה מציין שמפעיל המערכת מוכן לשקול את ההבדל הנמוך ביותר בפלט מהערך המשוער.
יתרונות
ה היתרונות של מערכת הבקרה הפתוחה כלול את הבאים.
- פשוט מאוד וקל לתכנן מערכות בקרה מסוג זה.
- עלות נמוכה בהשוואה למערכות אחרות
- פחות תחזוקה
- התפוקה יציבה
- מתאים מאוד לשימוש
- פעולה נוחה
חסרונות
החסרונות של מערכת בקרת הלולאה הפתוחה כוללים את הדברים הבאים.
- רוחב הפס פחות.
- לֹא מְדוּיָק
- המערכת שאינה משוב אינה אמינה כאשר תפוקתם מושפעת מהפרעות חיצוניות מסוימות,
- הפרשי הפלט אינם יכולים לתקן אוטומטית.
- זה זקוק לכיול מחדש בזמן.
- מערכות בקרה אלה אופקיות יותר לטעויות.
- השינויים בתפוקה המועדפת יכולים להיות השפעה של הפרעות.
- ניתן לבצע את שינוי התפוקה באופן אוטומטי
יישומים
היישומים של מערכת בקרת הלולאה הפתוחה כוללים את הדברים הבאים.
- הוא משמש במערכת השליטה של הרמזור
- מוט טבילה
- שלט טלויזיה,
- מכונות כביסה אוטומטיות,
- תנורים בחדרים
- פתיחת דלת וסגירת מערכות באופן אוטומטי.
לפיכך, זה הכל בערך סקירה כללית של מערכת בקרת הלולאה הפתוחה . במערכת בקרה מסוג זה, אין כל השפעה על בקרת אות הכניסה. אלה ידועים בדרך כלל כמערכות nonfeedback מכיוון שאינן כוללות משוב להחליט אם הושגה תפוקתו הדרושה. הנה שאלה עבורך, מהי מערכת בקרה במעגל סגור?
