أنواع أنظمة التحكم | نظام التحكم الخطي وغير الخطي

نظام التحكم هو نظام من الأجهزة التي تدير وتحكم وتوجه أو تنظم سلوك أجهزة أخرى لتحقيق النتيجة المرجوة. بعبارة أخرى، يمكن تبسيط تعريف نظام التحكم كنظام يتحكم في أنظمة أخرى لتحقيق حالة مرغوبة. هناك العديد من أنواع أنظمة التحكم، والتي يمكن تصنيفها بشكل عام كـ أنظمة التحكم الخطية أو أنظمة التحكم غير الخطية. سيتم مناقشة هذه الأنواع من أنظمة التحكم بالتفصيل أدناه.

أنظمة التحكم الخطية

من أجل فهم نظام التحكم الخطي، يجب أن نفهم أولاً مبدأ التراكب. يتضمن مبدأ نظرية التراكب خصائص مهمة اثنتين وهي موضحة أدناه:
التجانس: يعتبر النظام متجانسًا إذا ضربنا الإدخال بثابت A فإن الإخراج سيضرب بنفس قيمة الثابت (أي A).
القابلية للإضافة: لنفترض أن لدينا نظام S ونعطي هذا النظام إدخالًا أولًا a1 ونحصل على إخراج b1 متوافقًا مع الإدخال a1. في المرة الثانية نعطي إدخال a2 ونحصل على الإخراج b2.

والآن لنفترض أننا نعطي إدخالًا كمجموع الإدخالات السابقة (أي a1 + a2) ومتوافقًا مع هذا الإدخال نحصل على الإخراج (b1 + b2) فإنه يمكننا القول أن النظام S يتبع خاصية القابلية للإضافة. الآن نستطيع تعريف أنظمة التحكم الخطية بأنها تلك أنواع أنظمة التحكم التي تتبع مبدأ التجانس والقابلية للإضافة.

أمثلة على نظام التحكم الخطي

لنفترض شبكة مقاومة خالصة مع مصدر DC ثابت. تتبع هذه الدائرة مبدأ التجانس والقابلية للإضافة. يتم تجاهل جميع الآثار غير المرغوب فيها وافتراض السلوك المثالي لكل عنصر في الشبكة، نقول أننا سنحصل على خصائص جهد و تيار خطية. هذا هو مثال على نظام التحكم الخطي.

أنظمة التحكم غير الخطية

يمكننا تعريف نظام التحكم غير الخطي ببساطة بأنه نظام تحكم لا يتبع مبدأ التجانس. في الحياة الواقعية، جميع أنظمة التحكم هي أنظمة غير خطية (أنظمة التحكم الخطية موجودة فقط نظريًا). دالة الوصف هي إجراء تقريبي لتحليل بعض مشاكل التحكم غير الخطية.

أمثلة على نظام غير خطي

مثال شهير على نظام غير خطي هو منحنى التغذية المغناطيسية أو منحنى عدم الحمل لآلة DC. سنناقش هنا بإيجاز منحنى عدم الحمل لآلات DC: يعطينا منحنى عدم الحمل العلاقة بين التدفق المغناطيسي في الفراغ و mmf ملف المجال. من الواضح جدًا من المنحنى أدناه أنه في البداية هناك علاقة خطية بين mmf ملف المجال والتدفق المغناطيسي في الفراغ ولكن بعد ذلك يأتي التشبع الذي يظهر السلوك غير الخطي للمنحنى أو خصائص نظام التحكم غير الخطي.

نظام آلي أو مستمر

في هذه أنواع أنظمة التحكم، لدينا إشارة مستمرة كإدخال للنظام. هذه الإشارات هي دالة مستمرة للزمن. قد يكون لدينا مصادر مختلفة لإشارة الإدخال المستمرة مثل مصدر إشارة جيبية، أو مصدر إشارة مربعة، وقد تكون الإشارة في شكل مثلث مستمر وما إلى ذلك.

نظام رقمي أو متقطع

في هذه الأنواع من أنظمة التحكم، لدينا إشارة متقطعة (أو قد تكون الإشارة في شكل نبضة) كإدخال للنظام. هذه الإشارات لها فترة زمنية متقطعة. يمكننا تحويل مصادر مختلفة لإشارة الإدخال المستمرة مثل مصدر إشارة جيبية، أو مصدر إشارة مربعة وغيرها إلى شكل متقطع باستخدام المفتاح.
هناك العديد من المزايا لأنظمة المتقطعة أو الرقمية مقارنة بأنظمة التناظرية وهذه المزايا مكتوبة أدناه:

1. يمكن لأنظمة الرقمية التعامل مع أنظمة التحكم غير الخطية بشكل أكثر فعالية من أنظمة التناظرية.

2. متطلبات الطاقة في حالة النظام المتقطع أو الرقمي أقل مقارنة بأنظمة التناظرية.

3. لدى النظام الرقمي معدل دقة أعلى ويمكنه إجراء حسابات معقدة بسهولة أكبر مقارنة بأنظمة التناظرية.

4. موثوقية النظام الرقمي أعلى مقارنة بنظام التناظري. كما أنها صغيرة الحجم وملfloated.