سیستم‌های کنترل: آنچه هستند؟ (نمونه‌های سیستم کنترل باز و بسته)

چه چیزی کنترل سیستم است؟

کنترل سیستم به عنوان یک سیستم از دستگاه‌هایی تعریف می‌شود که مدیریت، فرماندهی، هدایت یا تنظیم رفتار دیگر دستگاه‌ها یا سیستم‌ها را برای رسیدن به نتیجه مورد نظر انجام می‌دهند. کنترل سیستم این کار را از طریق حلقه‌های کنترلی انجام می‌دهد که فرآیندی برای حفظ متغیر فرآیند در نقطه تنظیم مورد نظر طراحی شده است.

به عبارت دیگر، تعریف کنترل سیستم را می‌توان به صورت ساده‌تر به عنوان یک سیستم که سیستم‌های دیگر را کنترل می‌کند، بیان کرد. با پیشرفت روزافزون تمدن انسانی، تقاضای خودکارسازی نیز افزایش یافته است. خودکارسازی نیازمند کنترل بر سیستم‌هایی از دستگاه‌های تعاملی است.

در سال‌های اخیر، کنترل سیستم‌ها نقش مرکزی در توسعه و پیشرفت فناوری و تمدن مدرن داشته‌اند. عملاً هر جنبه از زندگی روزمره ما به اندازه‌ای توسط نوعی از کنترل سیستم تحت تأثیر قرار گرفته است.

مثال‌هایی از کنترل سیستم‌ها در زندگی روزمره شما شامل کولر، یخچال، آهن بخار خودکار، و بسیاری از فرآیندهای داخل خودرو - مانند کروز کنترل - می‌شود.

در محیط‌های صنعتی، کنترل سیستم‌ها را در کنترل کیفیت محصولات، سیستم‌های سلاح، سیستم‌های حمل و نقل، سیستم‌های برق، فناوری فضایی، رباتیک و بسیاری دیگر می‌یابیم.

اصول نظریه کنترل در هر دو زمینه مهندسی و غیرمهندسی قابل اعمال است. می‌توانید با مطالعه MCQ‌های کنترل سیستم بیشتر در مورد کنترل سیستم‌ها بیاموزید.

ویژگی‌های یک کنترل سیستم

ویژگی اصلی یک کنترل سیستم این است که باید رابطه ریاضی واضحی بین ورودی و خروجی سیستم وجود داشته باشد.

وقتی که رابطه بین ورودی و خروجی سیستم با یک تناسب خطی نمایش داده می‌شود، سیستم را یک کنترل سیستم خطی می‌نامند.

دوباره وقتی که رابطه بین ورودی و خروجی نمی‌تواند با یک تناسب خطی نمایش داده شود و بجای آن ورودی و خروجی با یک رابطه غیرخطی مرتبط هستند، سیستم را یک کنترل سیستم غیرخطی می‌نامند.

نیازمندی‌های یک کنترل سیستم خوب

دقت: دقت، تحمل خطا در اندازه‌گیری توسط دستگاه است و محدوده خطاها را وقتی دستگاه در شرایط عملیاتی معمولی استفاده می‌شود، تعریف می‌کند.

دقت را می‌توان با استفاده از عناصر بازخوردی بهبود بخشید. برای افزایش دقت هر کنترل سیستم تشخیص‌دهنده خطا باید در کنترل سیستم موجود باشد.

حساسیت: پارامترهای یک کنترل سیستم همیشه با تغییر در شرایط اطراف، اختلالات داخلی یا هر پارامتر دیگر تغییر می‌کنند.

این تغییر می‌تواند به صورت حساسیت بیان شود. هر کنترل سیستم باید به این پارامترها ناحساس باشد اما فقط به سیگنال‌های ورودی حساس باشد.

نواحی: یک سیگنال ورودی ناخواسته نواحی نامیده می‌شود. یک کنترل سیستم خوب باید بتواند تأثیر نواحی را برای عملکرد بهتر کاهش دهد.

پایداری: این یک ویژگی مهم کنترل سیستم است. برای سیگنال ورودی محدود، خروجی باید محدود باشد و اگر ورودی صفر باشد، خروجی نیز باید صفر باشد. در این صورت چنین کنترل سیستمی یک سیستم پایدار نامیده می‌شود.

باند عرض: محدوده فرکانسی عملیاتی تصمیم‌گیری‌کننده باند عرض کنترل سیستم است. باند عرض باید به حد امکان بزرگ باشد برای پاسخ فرکانسی یک کنترل سیستم خوب.

سرعت: این زمانی است که کنترل سیستم برای رسیدن به خروجی پایدار خود می‌برد. یک کنترل سیستم خوب دارای سرعت بالا است. دوره گذرا برای چنین سیستمی بسیار کوچک است.

نوسان: تعداد کمی از نوسانات یا نوسانات ثابت خروجی می‌تواند نشان‌دهنده پایداری سیستم باشد.

انواع کنترل سیستم‌ها

انواع مختلفی از کنترل سیستم‌ها وجود دارد، اما همه آنها برای کنترل خروجی‌ها ایجاد شده‌اند. سیستم‌هایی که برای کنترل موقعیت، سرعت، شتاب، دما، فشار، ولتاژ و جریان و غیره استفاده می‌شوند، مثال‌هایی از کنترل سیستم‌ها هستند.

به عنوان مثال، یک کنترل‌کننده دمای ساده اتاق را در نظر بگیرید تا مفهوم را روشن‌تر کنیم. فرض کنید یک عنصر گرم‌کننده ساده وجود دارد که هر زمان که تغذیه برق روشن است گرم می‌شود.