Styrningssystem: Vad är de? (Exempel på öppna och slutna styrningssystem)

Vad är ett styrsystem?

Ett styrsystem definieras som ett system av enheter som hanterar, befaller, leder eller reglerar beteendet hos andra enheter eller system för att uppnå ett önskat resultat. Ett styrsystem uppnår detta genom styrlöpp, vilka är en process designad för att hålla en processvariabel vid en önskad sättningspunkt.

Med andra ord kan definitionen av ett styrsystem förenklas till ett system som styr andra system. Eftersom mänsklig civilisation moderniseras dag för dag har efterfrågan på automatisering ökat tillsammans med det. Automatisering kräver kontroll över system av interagerande enheter.

Under de senaste åren har styrsystem spelat en central roll i utvecklingen och framstegen av modern teknologi och civilisation. Praktiskt taget varje aspekt av vår vardag påverkas mer eller mindre av något slags styrsystem.

Exempel på styrsystem i din vardag inkluderar en luftkonditionering, en kylskåp, en luftkonditionering, en toalettflod, en automatisk strykjärn, och många processer inuti en bil – såsom krysskontroll.

I industriella miljöer hittar vi styrsystem i kvalitetskontroll av produkter, vapensystem, transportsystem, energisystem, rymdteknik, robotteknik, och mycket mer.

Principerna för styrteori är tillämpbara både inom ingenjörsvetenskap och icke-ingenjörsvetenskapliga områden. Du kan lära dig mer om styrsystem genom att studera våra styrsystem MCQs.

Egenskaper hos ett styrsystem

Den viktigaste egenskapen hos ett styrsystem är att det ska finnas en tydlig matematisk relation mellan indata och utdata av systemet.

När relationen mellan indata och utdata av systemet kan representeras av en linjär proportionlighet kallas systemet för ett linjärt styrsystem.

När relationen mellan indata och utdata inte kan representeras av en enda linjär proportionlighet, snarare än att indata och utdata är relaterade av någon icke-linjär relation, kallas systemet för ett icke-linjärt styrsystem.

Krav för ett bra styrsystem

Noggrannhet: Noggrannhet är mätningstoleransen för instrumentet och definierar gränserna för fel som görs när instrumentet används under normala driftförhållanden.

Noggrannheten kan förbättras genom att använda återkopplingsenheter. För att öka noggrannheten i ett styrsystem bör en felupptäckt vara närvarande i styrsystemet.

Känslighet: Parametrarna i ett styrsystem ändras alltid beroende på förändringar i omgivningsvillkor, interna störningar eller andra parametrar.

Denna förändring kan uttryckas i termer av känslighet. Ett styrsystem bör vara okänsligt för sådana parametrar men känsligt för ingångssignaler endast.

Buller: En oönskad ingångssignal kallas buller. Ett bra styrsystem bör kunna minska bullerets effekt för bättre prestanda.

Stabilitet: Detta är en viktig egenskap hos styrsystem. För begränsade ingångssignaler måste utgången vara begränsad och om ingången är noll måste utgången vara noll, då sägs styrsystemet vara ett stabilt system.

Bandbredd: En driftfrekvensområde bestämmer bandbredden för styrsystemet. Bandbredden bör vara så stor som möjligt för frekvensresponsen av ett bra styrsystem.

Hastighet: Det är tiden det tar för styrsystemet att uppnå sin stabila utgång. Ett bra styrsystem har hög hastighet. Övergångsperioden för ett sådant system är mycket liten.

Oscillation: En liten mängd oscillationer eller konstanta oscillationer av utgången tenderar att indikera att systemet är stabilt.

Typer av styrsystem

Det finns olika typer av styrsystem, men alla skapas för att styra utgångar. Systemet som används för att styra position, hastighet, acceleration, temperatur, tryck, spänning och ström, etc. är exempel på styrsystem.

Låt oss ta ett exempel på en enkel temperaturregulator för ett rum, för att klargöra begreppet. Antag att det finns en enkel värmeelement, som upphettas så länge elektrisk strömförsörjning är påslagen.

Så länge strömförsörjningen till värmeelementet är på går temperaturen i rummet upp, och när den önskade temperaturen i rummet uppnås, stängs strömförsörjningen av.

Genom omgivningsvillkor sjunker temperaturen i rummet igen, och därefter slås värmeelementet manuellt på för att återigen uppnå den önskade rumstemperaturen. På detta sätt kan man manuellt styra rumstemperaturen på önskat nivå. Detta är ett exempel på ett manuellt styrsystem.

Detta system kan ytterligare förbättras genom att använda en timerställning av strömförsörjningen, där strömförsörjningen till värmeelementet ställs in och av i förbestämda intervall för att uppnå den önskade temperaturnivån i rummet.