Besturingssystemen: Wat zijn ze? (Voorbeelden van openlus- en geslotenlusbesturingssystemen)

Wat is een regelsysteem?

Een regelsysteem wordt gedefinieerd als een systeem van apparaten dat het gedrag van andere apparaten of systemen beheert, commandeert, leidt of reguleert om een gewenst resultaat te bereiken. Een regelsysteem bereikt dit door middel van regelkringen, die een proces zijn ontworpen om een procesvariabele op een gewenst instelpunt te handhaven.

Met andere woorden, de definitie van een regelsysteem kan worden vereenvoudigd tot een systeem dat andere systemen controleert. Naarmate de menselijke beschaving dag na dag wordt gemoderniseerd, neemt ook de vraag naar automatisering toe. Automatisering vergt controle over systemen van interactieve apparaten.

In recente jaren hebben regelsystemen een centrale rol gespeeld in de ontwikkeling en vooruitgang van moderne technologie en beschaving. Bijna elk aspect van ons dagelijks leven wordt meer of minder beïnvloed door een bepaald type regelsysteem.

Voorbeelden van regelsystemen in uw dagelijks leven zijn een airconditioningsysteem, een koelkast, een airconditioningsysteem, een toiletklep, een automatische strijkijzer, en veel processen binnen een auto - zoals cruise control.

In industriële omgevingen vinden we regelsystemen in de kwaliteitscontrole van producten, wapensystemen, vervoerssystemen, energievoorzieningssystemen, ruimtetechnologie, robotica, en nog veel meer.

De principes van de regeltheorie zijn toepasbaar op zowel ingenieurs- als niet-ingenieursgebieden. U kunt meer leren over regelsystemen door onze regelsysteem meervoudige keuzevragen te bestuderen.

Eigenschappen van een regelsysteem

De belangrijkste eigenschap van een regelsysteem is dat er een duidelijke wiskundige relatie moet zijn tussen de ingang en uitgang van het systeem.

Wanneer de relatie tussen de ingang en uitgang van het systeem kan worden weergegeven door een lineaire evenredigheid, wordt het systeem een lineair regelsysteem genoemd.

Opnieuw, wanneer de relatie tussen de ingang en uitgang niet kan worden weergegeven door een enkele lineaire evenredigheid, maar de ingang en uitgang zijn gerelateerd door een niet-lineaire relatie, wordt het systeem een niet-lineair regelsysteem genoemd.

Eisen voor een goed regelsysteem

Nauwkeurigheid: Nauwkeurigheid is de meettolerantie van het instrument en definieert de grenzen van de fouten die worden gemaakt wanneer het instrument in normale bedrijfsomstandigheden wordt gebruikt.

Nauwkeurigheid kan worden verbeterd door feedback-elementen te gebruiken. Om de nauwkeurigheid van elk regelsysteem te verhogen, moet in het regelsysteem een foutdetector aanwezig zijn.

Gevoeligheid: De parameters van een regelsysteem veranderen altijd met de verandering in omringende omstandigheden, interne storingen of andere parameters.

Deze verandering kan worden uitgedrukt in termen van gevoeligheid. Elk regelsysteem zou ongevoelig moeten zijn voor dergelijke parameters, maar wel gevoelig voor ingangssignalen alleen.

Geluid: Een ongewenst ingangssein wordt geluid genoemd. Een goed regelsysteem zou in staat moeten zijn om de effecten van geluid te verminderen voor betere prestaties.

Stabiliteit: Het is een belangrijk kenmerk van het regelsysteem. Voor een begrensde ingangsversterking moet de uitgang begrensd zijn en als de ingang nul is, moet de uitgang ook nul zijn, dan wordt zo'n regelsysteem een stabiel systeem genoemd.

Bandbreedte: Het werkende frequentiebereik bepaalt de bandbreedte van het regelsysteem. De bandbreedte moet zo groot mogelijk zijn voor de frequentierespons van een goed regelsysteem.

Snelheid: Dit is de tijd die het regelsysteem nodig heeft om zijn stabiele uitgang te bereiken. Een goed regelsysteem heeft een hoge snelheid. De tijdelijke periode voor zo'n systeem is zeer klein.

Oscillatie: Een klein aantal oscillaties of constante oscillaties van de uitgang wijst erop dat het systeem stabiel is.

Soorten regelsystemen

Er zijn verschillende soorten regelsystemen, maar ze zijn allemaal ontworpen om uitgangen te regelen. Het systeem dat wordt gebruikt voor het regelen van positie, snelheid, versnelling, temperatuur, druk, spanning en stroom, etc., zijn voorbeelden van regelsystemen.

Laten we een voorbeeld nemen van een eenvoudige temperatuurregelaar van een kamer om het concept duidelijk te maken. Stel dat er een eenvoudig verwarmingselement is, dat opwarmt zolang de elektrische voeding ingeschakeld is.

Zolang de voedingsknop van de verwarming ingeschakeld is, stijgt de temperatuur in de kamer en nadat de gewenste kamertemperatuur is bereikt, wordt de voeding uitgeschakeld.

Opnieuw daalt de kamertemperatuur door de omgevingstemperatuur, en dan wordt het verwarmingselement handmatig ingeschakeld om de gewenste kamertemperatuur opnieuw te bereiken. Op deze manier kan men de kamertemperatuur handmatig op het gewenste niveau regelen. Dit is een voorbeeld van een handmatig regelsysteem.

Dit systeem kan verder worden verbeterd door een timer schakeling van de voeding te gebruiken, waarbij de voeding naar het verwarmingselement op en af wordt geschakeld in een vooraf bepaalde interval om het gewenste temperatuurniveau van de kamer te bereiken.