Kontrolni sistemi: Šta su to? (Primeri otvorenih i zatvorenih petlji kontrolnih sistema)

Šta je kontrolni sistem?

Kontrolni sistem se definiše kao sistem uređaja koji upravlja, komanduje, vodiči ili reguliše ponašanje drugih uređaja ili sistema kako bi se postigao željeni rezultat. Kontrolni sistem to ostvaruje kroz kontrolne petlje, koje su proces dizajniran da održava procesnu promenljivu na željenoj tački.

Drugim rečima, definicija kontrolnog sistema može biti pojednostavljena kao sistem koji kontroliše druge sisteme. Kako se ljudska civilizacija modernizuje iz dana u dan, zahtev za automatizacijom je porastao uz nju. Automatizacija zahteva kontrolu nad sistemima interaktivnih uređaja.

U poslednjih godina, kontrolni sistemi su odigrali centralnu ulogu u razvoju i napretku moderne tehnologije i civilizacije. Gotovo svaki aspekt našeg svakodnevnog života je više ili manje utičan nekim tipom kontrolnog sistema.

Primeri kontrolnih sistema u vašem svakodnevnog životu uključuju kondicioni uređaj, hladnjak, kondicioni uređaj, spremnik za vodu u kupaonici, automatski gvožđar, i mnoge procese unutar automobila – poput regulatora brzine.

U industrijskim okruženjima, nalazimo kontrolne sisteme u kontroli kvaliteta proizvoda, oružjenskim sistemima, transportnim sistemima, energetskim sistemima, tehnologiji svemira, robotici i mnogo tome.

Principi teorije kontrole primenjljivi su na oblasti inženjerstva i ne-inženjerske discipline. Više o kontrolnim sistemima možete naučiti proučavanjem naših kontrolnih sistema MCQs.

Osobine kontrolnog sistema

Glavna osobina kontrolnog sistema jeste da treba da postoji jasan matematički odnos između ulaza i izlaza sistema.

Kada se odnos između ulaza i izlaza sistema može predstaviti linearnom proporcionalnošću, sistem se naziva linearni kontrolni sistem.

Opet, kada se odnos između ulaza i izlaza ne može predstaviti jednom linearnom proporcionalnošću, već su ulaz i izlaz povezani nekim nelinearnim odnosom, sistem se naziva nelinearni kontrolni sistem.

Zahtevi dobrog kontrolnog sistema

Tačnost: Tačnost je merilo tolerancije instrumenta i definise granice grešaka koje se pojavljuju kada se instrument koristi u normalnim radnim uslovima.

Tačnost se može poboljšati korišćenjem elemenata povratne informacije. Da bi se povećala tačnost bilo kog kontrolnog sistema, treba da bude prisutan detektor grešaka u kontrolnom sistemu.

Osjetljivost: Parametri kontrolnog sistema uvijek se menjaju sa promenama okruženja, unutrašnjim poremećajima ili bilo kojim drugim parametrima.

Ovu promenu može se izraziti u smislu osjetljivosti. Bilo koji kontrolni sistem treba da bude netrpeljiv na takve parametre, ali osjetljiv samo na ulazne signale.

Šum: Neželjeni ulazni signal poznat je kao šum. Dobri kontrolni sistem treba da bude u stanju smanjiti efekat šuma radi boljeg performansa.

Stabilnost: To je važna karakteristika kontrolnog sistema. Za ograničene ulazne signale, izlaz mora biti ograničen, a ako je ulaz nula, tada mora biti nula i izlaz, tako da se takav kontrolni sistem smatra stabilnim sistemom.

Debljina pasosa: Operativni opseg frekvencija odlučuje debljinu pasosa kontrolnog sistema. Debljina pasosa treba da bude što veća moguće za frekvencijsku karakteristiku dobrog kontrolnog sistema.

Brzina: To je vreme potrebno kontrolnom sistemu da dostigne svoj stabilni izlaz. Dobri kontrolni sistem poseduje visoku brzinu. Tranzientni period za takav sistem je vrlo mali.

Oscilacije: Mali broj oscilacija ili konstantne oscilacije izlaza ukazuju na stabilnost sistema.

Vrste kontrolnih sistema

Postoji različitih vrsta kontrolnih sistema, ali svi su stvoreni da kontroliraju izlaze. Sistem koriscen za kontrolu pozicije, brzine, ubrzanja, temperature, pritiska, napona, struje itd. su primeri kontrolnih sistema.

Neka je dati primer jednostavnog temperatura kontrolera prostorije, kako bi se pojasnila ideja. Pretpostavimo da postoji jednostavan zagrijavac, koji se zagrijava sve dok je električna snaga podignuta.

Dok je prekidac snage zagrijavaca uključen, temperatura u prostoriji raste, i nakon postizanja željene temperature u prostoriji, prekidac snage se isključuje.

Opet, zbog ambijentne temperature, temperatura u prostoriji pada, i onda ručno zagrijavac se uključuje kako bi se ponovo postigla željena temperatura u prostoriji. Na ovaj način, može se ručno kontrolirati temperatura u prostoriji na željenom nivou. Ovo je primer ručnog kontrolnog sistema.

Ovaj sistem se dalje može poboljšati korišćenjem mehanizma za podešavanje vremena prekidanja snage, gde se snaga zagrijavac uključuje i isključuje u predefinisanim intervalima kako bi se postigla željena temperatura u prostoriji.