Styringsystemer: Hvad er de? (Eksempler på åbne og lukkede styringsystemer)

Hvad er et kontrolsystem?

Et kontrolsystem defineres som et system af enheder, der administrerer, beordrer, leder eller regulerer opførslen af andre enheder eller systemer for at opnå det ønskede resultat. Et kontrolsystem opnår dette gennem kontrolsløjfer, der er en proces, der er designet til at opretholde en procesvariabel på en ønsket sætpunkt.

Med andre ord kan definitionen af et kontrolsystem forenkles til et system, der kontrollerer andre systemer. Da menneskelig civilisation bliver moderniseret dag for dag, er efterspørgslen efter automatisering vokset sammen med den. Automatisering kræver kontrol over systemer af interagerende enheder.

I de seneste år har kontrolsystemer spillet en central rolle i udviklingen og fremgangen af moderne teknologi og civilisation. Praktisk talt alle aspekter af vores daglige liv påvirkes mere eller mindre af en form for kontrolsystem.

Eksempler på kontrolsystemer i dit daglige liv inkluderer en aircondition, en køleskab, en aircondition, et toiletreservoar, en automatisk strygejern og mange processer inden for en bil - såsom fartpilot.

I industrielle miljøer finder vi kontrolsystemer i kvalitetskontrol af produkter, våbensystemer, transport systemer, energisystemer, rumteknologi, robotteknik og meget mere.

Principperne for kontrolteori er anvendelige både inden for ingeniørvidenskab og ikke-ingeniørvidenskabelige områder. Du kan lære mere om kontrolsystemer ved at studere vores kontrolsystem MCQs.

Egenskaber ved et kontrolsystem

Den hovedsagelige egenskab ved et kontrolsystem er, at der skal være en klar matematisk relation mellem input og output fra systemet.

Når relationen mellem input og output fra systemet kan repræsenteres ved en lineær proportionalitet, kaldes systemet for et lineært kontrolsystem.

Når forholdet mellem input og output ikke kan repræsenteres ved en enkelt lineær proportionalitet, men snarere input og output er relateret ved en ikke-lineær relation, refereres systemet til som et ikke-lineært kontrolsystem.

Krav til et godt kontrolsystem

Nøjagtighed: Nøjagtighed er måletolerancen for instrumentet og definerer grænserne for fejl, der begås, når instrumentet bruges under normale driftsbetingelser.

Nøjagtigheden kan forbedres ved at bruge feedback-elementer. For at øge nøjagtigheden af ethvert kontrolsystem skal der være en fejlregistreringsenhed i kontrolsystemet.

Følsomhed: Parametrene i et kontrolsystem ændrer sig altid med ændringer i omgivelser, interne forstyrrelser eller andre parametre.

Denne ændring kan udtrykkes i form af følsomhed. Ethvert kontrolsystem bør være udsat for sådanne parametre, men følsomt for inputsignal kun.

Støj: Et uønsket inputsignal kaldes støj. Et godt kontrolsystem bør kunne reducere støjens effekt for bedre ydeevne.

Stabilitet: Det er en vigtig karakteristika af kontrolsystemet. For et begrænset inputsignal skal outputtet være begrænset, og hvis inputtet er nul, skal outputtet også være nul. Sådan et kontrolsystem kaldes et stabilt system.

Båndbredde: En arbejdende frekvensområde bestemmer båndbredden af kontrolsystemet. Båndbredden bør være så stor som muligt for frekvensresponsen af et godt kontrolsystem.

Hastighed: Det er tiden, det tager kontrolsystemet at opnå dets stabile output. Et godt kontrolsystem har høj hastighed. Den midlertidige periode for et sådant system er meget lille.

Oscillation: En lille mængde oscillationer eller konstante oscillationer af outputtet tendere til at indikere, at systemet er stabil.

Typer af kontrolsystemer

Der findes forskellige typer af kontrolsystemer, men de er alle skabt for at kontrollere outputs. Systemet, der bruges til at kontrollere position, hastighed, acceleration, temperatur, tryk, spænding og strøm osv., er eksempler på kontrolsystemer.

Lad os tage et eksempel på en simpel temperaturregulator for en rum, for at klare konceptet. Antag, at der er en simpel opvarmningsenhed, der opvarmes, så længe elektrisk strømforsyning er slået til.

Så længe strømforsyningen til opvarmningsenheden er tændt, stiger temperaturen i rummet, og efter at have nået den ønskede temperatur i rummet, slukkes strømforsyningen.

På grund af omgivelses­temperatur falder rumtemperaturen igen, og derefter slår man manuelt opvarmningsenheden til for at opnå den ønskede rumtemperatur igen. På denne måde kan man manuelt kontrollere rumtemperaturen på det ønskede niveau. Dette er et eksempel på et manuelt kontrolsystem.

Dette system kan videre forbedres ved hjælp af en timer-styring af strømforsyningen, hvor strømmen til opvarmningsenheden slås til og fra i forudbestemte intervaller for at opnå det ønskede temperaturniveau i rummet.

Der er en anden forbedret måde at kontrollere temperaturen i rummet. Her måler en