Stjórnun stýringar: Hvað er það? (Og sögu þess)
Hva er stýringarverkfræði
Stýringarkerfi er grein verkfræðinnar sem fjallar um kenningar stýringskenningar til að hönnu kerfi sem gefur önskuð árangur á stýrt hátt. Þannig að þrátt fyrir að stýringarverkfræði verði oft kennd innan rafmagnsverkfræði við háskóla, er hún flerkynningargerð grein.
Stýringarkerfisverkfræðingar greina, hönnu og optímera flókin kerfi sem samanstendur af hágengilegri samstarfsstefnu mekaníska, rafmagns, efnafræðilegra, málminjarfraeðilegra, rafbúnaðar eða loftdrifanda þátta. Þannig að stýringarverkfræði fjallar um fjölbreytt mengi af breytilegum kerfum sem innihalda mannlegs og teknískt viðhorf. Þessi kerfi eru almennt kölluð stýringarkerfi.
Stýringarkerfi fokuserar á greiningu og hönnun kerfa til að bæta hröðleika svara, nákvæmni og stöðugleika kerfisins.
Tveir aðferðir í stýringarkerfi eru klassískar aðferðir og nýlegar aðferðir. Stærðfræðilegt líkan kerfisins er skapað sem fyrsti skref eftir því komin greining, hönnun og prófun. Skilyrði fyrir stöðugleika eru athugað og lokar eftir kemur optímun.
Í klassísku aðferðinni er stærðfræðileg lýsingu oft gerð í tíma-, frekvens- eða tvinntöludomnum. Tímalagalegu svör kerfisins eru lýstu í tímabili deilduferli til að finna tímasett, % yfirskot o.s.frv. Laplace-breytingar eru mest notaðar í frekvensdomnum til að finna opnar slóðar ávöxt, fasamargir, bándviðmið o.s.frv. af kerfinu. Begreppið yfirfærslufall, Nyquist-stöðugleikarreglur, gagnasöfnun, Nyquist-teikn, hnitpunktar og núllpunktur, Bode-teikn, kerfisfylkingar allir falla undir umbrellu klassískrar stýringarkerfisstræðar.
Nýleg stýringarverkfræði fjallar um Kerfi með margra inntaka og úttaka (MIMO), Staðar rúmsaðferð, Eiginvirði og vigur, o.s.frv. Í stað þess að breyta flóknar venjulegar diffurjöfnur, brotka nýleg aðferð hærri stigs jöfnur í fyrsta stigs diffurjöfnur og lausn með vigurskjal.
Sjálfvirk stýringarkerfi eru oftast notuð þar sem ekki er nauðsynlegt að nota handstýring. Stýrða breytan er mæld og samanburður við tilteknu gildi til að fá önskuð árangur. Sem niðurstaða sjálfvirkra kerfa fyrir stýringar ákveð, mun kostnaður orkur eða afls, sem og kostnaður ferils, minnka og aukar gæði og framleiðsla.
Saga stýringarkerfa
Þekkt er að sjálfvirk stýringarkerfi hafi verið notað frá gamli sið. Fjölbreytt vatnartímatal hafa verið hönnuð og sett í gildi til að mæla tíma nákvæmlega frá 3. öld f.Kr., af Grækum og Arabum. En fyrsta sjálfvirk kerfi hefur verið Watts Fly ball Governor árið 1788, sem byrjaði iðnveldisskiftið. Maxwell greinaði stærðfræðilega Governor árið 1868. Í 19. öld, höfðu Leonhard Euler, Pierre Simon Laplace og Joseph Fourier þrjár mismunandi aðferðir til stærðfræðilegrar lýsingu. Annar kerfi hefur verið Al Butz’s Damper Flapper – thermostatt árið 1885. Hann byrjaði fyrirtækið sem nú heitir Honeywell.
Byrjun 20. aldar er kend sem gullaldur stýringarkerfa. Á þessum tíma voru klassískar stýringaraðferðir hönnuð hjá Bell Laboratory af Hendrik Wade Bode og Harry Nyquist. Sjálfvirk stýringarkerfi fyrir skipastýringu voru hönnuð af Minorsky, Rússneskum Bandaríkjamenni. Hann innleiðdi hugmyndina um Heildar- og Afleiðustýringu árið 1920. Meðal annars var hugmyndin um stöðugleika kom fram af Nyquist og síðan af Evans. Umröðun var beitt í stýringarkerfi af Oliver Heaviside. Nýlegar stýringaraðferðir voru hönnuð eftir 1950 af Rudolf Kalman, til að yfirleitt takmarkanir klassískra aðferða. PLC's voru kynnt 1975.
Tegundir stýringarkerfa
Stýringarkerfi hefur eigið flokkun eftir mismunandi aðferðum sem eru notuð. Aðal tegundir stýringarkerfa eru:
Klassísk stýringarkerfi
Nýlegt stýringarkerfi
Sterkt stýringarkerfi
Best stýringarkerfi
Samþykkt stýringarkerfi
Omlinuð stýringarkerfi
Leikjafræði
Klassísk stýringarkerfi
Kerfi eru oft lýst með venjulegum diffurjöfnum. Í klassísku stýringarkerfi eru þessar jöfnur umbreytt og greind í umbreyttu domnum. Laplace-breytingar, Fourier-breytingar og z-breytingar eru dæmi. Þessi aðferð er oft notuð í einni inntak, einn úttak (SISO) kerfum.
Nýlegt stýringarkerfi
Í nýlegu stýringarkerfi, eru hærri stigs diffurjöfnur breytt í fyrsta stigs diffurjöfnur. Þessar jöfnur eru lausnar eins og vigraskjal. Með því að gera svo, eru mörg flóknari viðfangsefni lausn á hærri stigs diffurjöfnum lausn.
Þetta er beitt í Kerfi með margra inntaka og úttaka þar sem greining í frekvensdomnum er ekki möguleg. Omlinuð viðfangsefni með mörgum breytum eru lausn af nýlegri aðferð. Staðar rúmsvigur, Eiginvirði og Eiginvigur tilheyrir þessari flokkun. Staðar breytur lýsa inntökum, úttökum og kerfibreytur.
Sterkt stýringarkerfi
Í sterku stýringaaðferð, eru breytingar á kerfisprestöðu með breytingu á stika mældar fyrir optímun. Þetta hjálpar til við að víðka stöðugleika og prestöðu, sem og að finna aðrar lausnir. Þannig í sterku stýringu, eru umhverfi, innri ónákvæmni, hljóð og störf taktu tillit til að minnka villu í kerfinu.
