Types de systèmes de contrôle | Système de contrôle linéaire et non linéaire

Un système de commande est un ensemble d'appareils qui gèrent, commandent, dirigent ou régulent le comportement d'autres appareils pour atteindre un résultat souhaité. En d'autres termes, la définition d'un système de commande peut être simplifiée comme un système qui contrôle d'autres systèmes pour atteindre un état souhaité. Il existe divers types de systèmes de commande, qui peuvent être largement catégorisés en systèmes de commande linéaires ou systèmes de commande non linéaires. Ces types de systèmes de commande sont discutés en détail ci-dessous.

Systèmes de commande linéaires

Pour comprendre les systèmes de commande linéaires, nous devrions d'abord comprendre le principe de superposition. Le principe du théorème de superposition inclut deux propriétés importantes et elles sont expliquées ci-dessous:
Homogénéité: Un système est dit homogène, si nous multiplions l'entrée par une constante A, alors la sortie sera également multipliée par la même valeur de constante (c'est-à-dire A).
Additivité: Supposons que nous ayons un système S et que nous donnions à ce système une entrée a1 pour la première fois et que nous obtenions une sortie b1 correspondant à l'entrée a1. La deuxième fois, nous donnons l'entrée a2 et correspondant à cela, nous obtenons la sortie b2.

Maintenant, supposons que cette fois, nous donnons une entrée sous forme de somme des entrées précédentes (c'est-à-dire a1 + a2) et correspondant à cette entrée, supposons que nous obtenons la sortie (b1 + b2), alors nous pouvons dire que le système S suit la propriété d'additivité. Nous sommes maintenant en mesure de définir les systèmes de commande linéaires comme ceux qui suivent le principe d'homogénéité et d'additivité.

Exemples de systèmes de commande linéaires

Considérons un réseau purement résistif avec une source DC constante. Ce circuit suit le principe d'homogénéité et d'additivité. Tous les effets indésirables sont négligés et en supposant un comportement idéal de chaque élément dans le réseau, nous disons que nous obtiendrons des caractéristiques de tension et de courant linéaires. C'est un exemple de système de commande linéaire.

Systèmes de commande non linéaires

Nous pouvons simplement définir un système de commande non linéaire comme un système de commande qui ne suit pas le principe d'homogénéité. Dans la vie réelle, tous les systèmes de commande sont des systèmes non linéaires (les systèmes de commande linéaires n'existent que théoriquement). La fonction descriptive est une procédure approximative pour analyser certains problèmes de contrôle non linéaires.

Exemples de systèmes non linéaires

Un exemple bien connu de système non linéaire est une courbe de magnétisation ou courbe sans charge d'une machine à courant continu. Nous aborderons brièvement la courbe sans charge des machines à courant continu ici : La courbe sans charge nous donne la relation entre le flux d'entrefer et le mmf du bobinage de champ. Il est très clair à partir de la courbe ci-dessous qu'au début, il y a une relation linéaire entre le mmf du bobinage et le flux d'entrefer, mais après cela, la saturation apparaît, ce qui montre le comportement non linéaire de la courbe ou des caractéristiques du système de commande non linéaire.

Système analogique ou continu

Dans ces types de systèmes de commande, nous avons un signal continu en tant qu'entrée du système. Ces signaux sont des fonctions continues du temps. Nous pouvons avoir diverses sources de signaux d'entrée continus, comme des sources de signaux sinusoïdaux, des sources de signaux carrés ; le signal peut être sous forme de triangle continu, etc.

Système numérique ou discret

Dans ces types de systèmes de commande, nous avons un signal discret (ou le signal peut être sous forme de pulse) en tant qu'entrée du système. Ces signaux ont un intervalle de temps discret. Nous pouvons convertir diverses sources de signaux d'entrée continus, comme des sources de signaux sinusoïdaux, des sources de signaux carrés, etc., en une forme discrète à l'aide d'un interrupteur.
Maintenant, il existe divers avantages des systèmes discrets ou numériques par rapport aux systèmes analogiques, et ces avantages sont énumérés ci-dessous :

1. Les systèmes numériques peuvent gérer plus efficacement les systèmes de commande non linéaires que les systèmes analogiques.

2. La consommation d'énergie dans le cas d'un système discret ou numérique est moindre par rapport aux systèmes analogiques.

3. Le taux de précision des systèmes numériques est plus élevé et ils peuvent effectuer divers calculs complexes facilement par rapport aux systèmes analogiques.

4. La fiabilité des systèmes numériques est plus grande par rapport aux systèmes analogiques. Ils ont également une taille petite et compacte.

5. Les systèmes numériques fonctionnent sur des opérations logiques, ce qui augmente leur précision de manière significative.

6. Les pertes dans le cas des systèmes discrets sont généralement moins importantes que dans le cas des systèmes analogiques.

Systèmes à entrée unique et sortie unique

Ces systèmes sont également connus sous le nom de SISO. Dans ce type de système, le système a une seule entrée pour une seule sortie. Divers exemples de ce type de système peuvent inclure le contrôle de température, le système de contrôle de position, etc.

Systèmes à multiples entrées et multiples sorties

Ces systèmes sont également connus sous le nom de systèmes MIMO. Dans ce type de système, le système a plusieurs sorties pour plusieurs entrées. Divers exemples de ce type de système peuvent inclure des systèmes de type PLC, etc.

Système à paramètres concentrés

Dans ces types de systèmes de commande, les différents composants actifs et passifs sont supposés être concentrés en un point, c'est pourquoi ils sont appelés systèmes à paramètres concentrés. L'analyse de ce type de système est très simple et comprend des équations différentielles.

Système à paramètres distribués

Dans ces types de systèmes de commande, les différents paramètres actifs (comme inductances et capacités) et passifs (résistances