Sistemi di controllo: Cos'è un sistema di controllo? (Esempi di sistemi di controllo a circuito aperto e a circuito chiuso)

Cos'è un Sistema di Controllo

Un sistema di controllo è definito come un sistema di dispositivi che gestisce, comanda, dirige o regola il comportamento di altri dispositivi o sistemi per ottenere un risultato desiderato. Un sistema di controllo raggiunge questo obiettivo attraverso i loop di controllo, che sono un processo progettato per mantenere una variabile del processo al punto di riferimento desiderato.

In altre parole, la definizione di un sistema di controllo può essere semplificata come un sistema che controlla altri sistemi. Man mano che la civiltà umana si modernizza giorno dopo giorno, la domanda di automazione aumenta insieme ad essa. L'automazione richiede il controllo su sistemi di dispositivi interagenti.

Negli ultimi anni, i sistemi di controllo hanno svolto un ruolo centrale nello sviluppo e nell'avanzamento della tecnologia e della civiltà moderna. Praticamente ogni aspetto della nostra vita quotidiana è più o meno influenzato da qualche tipo di sistema di controllo.

Esempi di sistemi di controllo nella tua vita quotidiana includono un condizionatore d'aria, un frigorifero, un condizionatore d'aria, un serbatoio del water nel bagno, una stiratrice automatica e molti processi all'interno di un'auto – come il controllo di crociera.

In ambito industriale, troviamo sistemi di controllo nel controllo di qualità dei prodotti, nei sistemi di armi, nei sistemi di trasporto, nei sistemi di energia, nella tecnologia spaziale, nella robotica e molto altro ancora.

I principi della teoria del controllo sono applicabili sia al campo ingegneristico che a quello non ingegneristico. Puoi imparare di più sui sistemi di controllo studiando le nostre domande a scelta multipla sui sistemi di controllo.

Caratteristiche di un Sistema di Controllo

La principale caratteristica di un sistema di controllo è che dovrebbe esistere una relazione matematica chiara tra l'ingresso e l'uscita del sistema.

Quando la relazione tra ingresso e uscita del sistema può essere rappresentata da una proporzionalità lineare, il sistema viene chiamato sistema di controllo lineare.

Di nuovo, quando la relazione tra ingresso e uscita non può essere rappresentata da una singola proporzionalità lineare, ma l'ingresso e l'uscita sono legati da una relazione non lineare, il sistema viene definito sistema di controllo non lineare.

Requisiti di un Buon Sistema di Controllo

Precisione: La precisione è la tolleranza di misurazione dello strumento e definisce i limiti degli errori commessi quando lo strumento viene utilizzato in condizioni operative normali.

La precisione può essere migliorata utilizzando elementi di retroazione. Per aumentare la precisione di qualsiasi sistema di controllo, dovrebbe essere presente un rilevatore di errore nel sistema di controllo.

Sensibilità: I parametri di un sistema di controllo cambiano sempre con il cambiamento delle condizioni circostanti, delle perturbazioni interne o di qualsiasi altro parametro.

Questo cambiamento può essere espresso in termini di sensibilità. Qualsiasi sistema di controllo dovrebbe essere insensibile a tali parametri, ma sensibile solo ai segnali di ingresso.

Rumore: Un segnale di ingresso indesiderato è noto come rumore. Un buon sistema di controllo dovrebbe essere in grado di ridurre l'effetto del rumore per un miglior rendimento.

Stabilità: È una caratteristica importante del sistema di controllo. Per un segnale di ingresso limitato, l'uscita deve essere limitata e se l'ingresso è zero, allora l'uscita deve essere zero, tale sistema di controllo viene definito sistema stabile.

Larghezza di banda: La gamma di frequenza operativa decide la larghezza di banda del sistema di controllo. La larghezza di banda dovrebbe essere il più grande possibile per la risposta in frequenza di un buon sistema di controllo.

Velocità: È il tempo impiegato dal sistema di controllo per raggiungere la sua uscita stabile. Un buon sistema di controllo possiede una alta velocità. Il periodo transitorio per tale sistema è molto piccolo.

Oscillazione: Un numero ridotto di oscillazioni o oscillazioni costanti dell'uscita tende a indicare che il sistema è stabile.

Tipi di Sistemi di Controllo

Esistono vari tipi di sistemi di controllo, ma tutti sono creati per controllare le uscite. I sistemi utilizzati per controllare la posizione, la velocità, l'accelerazione, la temperatura, la pressione, la tensione e la corrente, ecc., sono esempi di sistemi di controllo.

Prendiamo ad esempio un semplice termostato di una stanza, per chiarire il concetto. Supponiamo ci sia un semplice elemento riscaldante, che si scalda finché l'alimentazione elettrica è accesa.

Finché l'interruttore dell'alimentazione del riscaldamento è acceso, la temperatura della stanza aumenta e, dopo aver raggiunto la temperatura desiderata, l'alimentazione viene spenta.

Di nuovo, a causa della temperatura ambiente, la temperatura della stanza diminuisce e quindi manualmente l'elemento riscaldante viene riaccensionato per raggiungere nuovamente la temperatura desiderata. In questo modo, si può controllare manualmente la temperatura della stanza al livello desiderato. Questo è un esempio di sistema di controllo manuale.

Questo sistema può essere ulteriormente migliorato utilizzando un dispositivo di temporizzazione per l'alimentazione elettrica, dove l'alimentazione all'elemento riscaldante viene accesa e spenta in intervalli predeterminati per raggiungere il livello di temperatura desiderato della stanza.

C'è un altro modo migliorato per controllare la temperatura della stanza. Qui un