Tipus de sistemes de control | Sistemes de control lineals i no lineals

Un sistema de control és un sistema de dispositius que gestiona, comanda, dirigeix o regula el comportament d'altres dispositius per aconseguir un resultat desitjat. En altres paraules, la definició d'un sistema de control es pot simplificar com un sistema que controla altres sistemes per aconseguir un estat desitjat. Hi ha diversos tipus de sistemes de control, que es poden categoritzar ampliament com a sistemes de control lineals o sistemes de control no lineals. Aquests tipus de sistemes de control es discuteixen detalladament a continuació.

Sistemes de control lineals

Per entendre el sistema de control lineal, primer hauríem de comprendre el principi de superposició. El principi del teorema de superposició inclou dues propietats importants que s'expliquen a continuació:
Homogeneïtat: Un sistema es diu homogeni si multipliquem l'entrada amb una constant A, llavors la sortida també serà multiplicada pel mateix valor de la constant (és a dir, A).
Additivitat: Suposem que tenim un sistema S i li donem una entrada aquest sistema com a1 la primera vegada i obtenim una sortida b1 corresponent a l'entrada a1. La segona vegada donem una entrada a2 i corresponent a això obtenim la sortida b2.

Ara suposem que aquesta vegada donem una entrada com a suma de les entrades anteriors (és a dir, a1 + a2) i corresponent a aquesta entrada suposem que obtenim la sortida (b1 + b2) llavors podem dir que el sistema S segueix la propietat d'additivitat. Ara som capaços de definir els sistemes de control lineals com aquells tipus de sistemes de control que segueixen el principi d'homogeneïtat i additivitat.

Exemples de sistemes de control lineals

Considerem una xarxa purament resistiva amb una font DC constant. Aquest circuit segueix el principi d'homogeneïtat i additivitat. Totis els efectes indesitjats són negligits i assumint un comportament ideal de cada element en la xarxa, diem que obtindrem característiques lineals de voltatge i corrent. Aquest és un exemple de sistema de control lineal.

Sistemes de control no lineals

Podem definir simplement un sistema de control no lineal com un sistema de control que no segueix el principi d'homogeneïtat. En la vida real, tots els sistemes de control són sistemes no lineals (els sistemes de control lineals només existeixen en teoria). La funció descriptiva és un procediment aproximatiu per analitzar certs problemes de control no lineals.

Exemples de sistemes no lineals

Un exemple ben conegut de sistema no lineal és una corba de magnetització o corba sense càrrega d'una màquina DC. Discutirem breument la corba sense càrrega de les màquines DC aquí: La corba sense càrrega ens dóna la relació entre el flux de l'intercanvi d'aire i el mmf de l'enrotllament de camp. És molt clar a partir de la corba següent que al principi hi ha una relació lineal entre el mmf de l'enrotllament i el flux de l'intercanvi d'aire, però després d'això, arriba la saturació, que mostra el comportament no lineal de la corba o les característiques del sistema de control no lineal.

Sistema analògic o continu

En aquests tipus de sistemes de control, tenim un senyal continu com a entrada al sistema. Aquests senyals són funcions contínues del temps. Podem tenir diverses fonts de senyal d'entrada contínua com una font de senyal sinusoidal, una font de senyal quadrat, el senyal pot ser en forma de triangle continu, etc.

Sistema digital o discret

En aquests tipus de sistemes de control, tenim un senyal discret (o el senyal pot estar en forma de pols) com a entrada al sistema. Aquests senyals tenen un interval discret de temps. Podem convertir diverses fonts de senyal d'entrada contínua com una font de senyal sinusoidal, una font de senyal quadrat, etc., en una forma discreta utilitzant un interruptor.
Ara hi ha diversos avantatges dels sistemes discrets o digitals sobre els sistemes analògics i aquests avantatges són els següents:

1. Els sistemes digitals poden gestionar els sistemes de control no lineals més eficientment que els sistemes de tipus analògic.

2. El requeriment d'energia en el cas d'un sistema discret o digital és menor en comparació amb els sistemes analògics.

3. El sistema digital té una taxa d'exactitud més alta i pot realitzar diversos càlculs complexos fàcilment en comparació amb els sistemes analògics.

4. La fiabilitat del sistema digital és major en comparació amb un sistema analògic. També tenen un tamany petit i compacte.

5. El sistema digital funciona amb operacions lògiques, que augmenten la seva exactitud moltes vegades.

6. Les pèrdues en el cas dels sistemes discrets són menors en comparació amb els sistemes analògics en general.

Sistemes d'entrada única i sortida única

Aquests també són coneguts com a SISO tipus de sistema. En aquest, el sistema té una entrada única per a una sortida única. Diversos exemples d'aquest tipus de sistema podrien incloure el control de temperatura, el sistema de control de posició, etc.

Sistemes d'entrades múltiples i sortides múltiples

Aquests també són coneguts com a MIMO tipus de sistema. En aquest, el sistema té múltiples sortides per a múltiples entrades. Diversos exemples d'aquest tipus de sistema podrien incloure el sistema de tipus PLC, etc.

Sistema de paràmetres concentrats

En aquests tipus de sistemes de control, els diversos components actius i passius es consideren concentrats en un punt i per això es diuen sistemes de paràmetres concentrats. L'anàlisi d'aquest tipus de sistema és molt fàcil i inclou equacions diferencials.

Sistema de paràmetres distribuïts

En aquests tipus de sistemes de control