Jenis Sistem Kawalan | Sistem Kawalan Linear dan Bukan Linear

Sistem kawalan adalah sistem peranti yang mengurus, memerintah, mengarahkan atau mengatur tingkah laku peranti lain untuk mencapai hasil yang diinginkan. Dengan kata lain, definisi sistem kawalan boleh dipermudahkan sebagai sistem yang mengawal sistem lain untuk mencapai keadaan yang diinginkan. Terdapat pelbagai jenis sistem kawalan, yang boleh dikategorikan secara luas sebagai sistem kawalan linear atau sistem kawalan bukan linear. Jenis-jenis sistem kawalan ini akan dibincangkan dengan terperinci di bawah.

Sistem Kawalan Linear

Untuk memahami sistem kawalan linear, kita harus memahami prinsip superposisi. Prinsip teorem superposisi termasuk dua sifat penting dan dijelaskan di bawah:
Homogeniti: Sistem dikatakan homogen jika kita mendarab input dengan pemalar A maka output juga akan didarab dengan nilai pemalar yang sama (i.e. A).
Additiviti: Katakan kita mempunyai sistem S dan memberikan input kepada sistem ini sebagai a1 pada kali pertama dan mendapatkan output sebagai b1 yang sepadan dengan input a1. Pada kali kedua, kita memberikan input a2 dan sepadan dengan ini, kita mendapatkan output sebagai b2.

Sekarang katakan kali ini kita memberikan input sebagai penjumlahan input-input sebelumnya (i.e. a1 + a2) dan sepadan dengan input ini, katakan kita mendapatkan output sebagai (b1 + b2) maka kita boleh mengatakan bahawa sistem S mengikuti sifat additiviti. Kini kita dapat menentukan sistem kawalan linear sebagai jenis-jenis sistem kawalan yang mengikuti prinsip homogeniti dan additiviti.

Contoh Sistem Kawalan Linear

Pertimbangkan rangkaian resistif murni dengan sumber DC yang tetap. Rangkaian ini mengikuti prinsip homogeniti dan additiviti. Semua kesan yang tidak diinginkan diabaikan dan dengan mengandaikan kelakuan ideal setiap elemen dalam rangkaian, kita katakan bahawa kita akan mendapatkan ciri-ciri voltan dan arus yang linear. Ini adalah contoh sistem kawalan linear.

Sistem Kawalan Bukan Linear

Kita boleh menentukan sistem kawalan bukan linear sebagai sistem kawalan yang tidak mengikuti prinsip homogeniti. Dalam kehidupan sebenar, semua sistem kawalan adalah sistem bukan linear (sistem kawalan linear hanya wujud dalam teori). fungsi penerangan adalah prosedur hampiran untuk menganalisis masalah-masalah kawalan bukan linear tertentu.

Contoh Sistem Bukan Linear

Contoh yang terkenal bagi sistem bukan linear adalah lengkung magnetisasi atau lengkung tanpa beban mesin DC. Kita akan membincangkan secara ringkas lengkung tanpa beban mesin DC di sini: Lengkung tanpa beban memberikan hubungan antara fluks jurang udara dan mmf gulungan medan. Sangat jelas dari lengkung yang diberikan di bawah bahawa pada awalnya, terdapat hubungan linear antara mmf gulungan dan fluks jurang udara tetapi selepas ini, penyepuhan telah berlaku yang menunjukkan kelakuan bukan linear lengkung atau ciri-ciri sistem kawalan bukan linear.

Sistem Analog atau Berterusan

Dalam jenis-jenis sistem kawalan ini, kita mempunyai isyarat berterusan sebagai input ke sistem. Isyarat-isyarat ini adalah fungsi berterusan masa. Kita mungkin mempunyai pelbagai sumber isyarat input berterusan seperti sumber isyarat sinusoidal, sumber isyarat segi empat; isyarat mungkin dalam bentuk segitiga berterusan dll.

Sistem Digital atau Diskret

Dalam jenis-jenis sistem kawalan ini, kita mempunyai isyarat diskret (atau isyarat mungkin dalam bentuk pulsa) sebagai input ke sistem. Isyarat-isyarat ini mempunyai selang masa diskret. Kita boleh menukar pelbagai sumber isyarat input berterusan seperti sumber isyarat sinusoidal, sumber isyarat segi empat dll menjadi bentuk diskret menggunakan switch.
Kini terdapat pelbagai kelebihan sistem diskret atau digital berbanding sistem analog dan kelebihan-kelebihan ini ditulis di bawah:

1. Sistem digital boleh mengendalikan sistem kawalan bukan linear dengan lebih berkesan daripada sistem analog.

2. Keperluan kuasa dalam kes sistem diskret atau digital adalah kurang berbanding sistem analog.

3. Sistem digital mempunyai kadar ketepatan yang lebih tinggi dan boleh melakukan pelbagai pengiraan kompleks dengan mudah berbanding sistem analog.

4. Ketepatan sistem digital lebih tinggi berbanding sistem analog. Mereka juga mempunyai saiz yang kecil dan padat.

5. Sistem digital beroperasi berdasarkan operasi logik yang meningkatkan ketepatan mereka beberapa kali.

6. Kehilangan dalam kes sistem diskret adalah kurang berbanding sistem analog secara umumnya.

Sistem Input Tunggal Output Tunggal

Ini juga dikenali sebagai SISO jenis sistem. Dalam ini, sistem mempunyai input tunggal untuk output tunggal. Pelbagai contoh sistem ini mungkin termasuk kawalan suhu, sistem kawalan kedudukan, dll.

Sistem Input Berganda Output Berganda

Ini juga dikenali sebagai sistem jenis MIMO. Dalam ini, sistem mempunyai output berganda untuk input berganda. Pelbagai contoh sistem ini mungkin termasuk sistem jenis PLC dll.

Sistem Parameter Bertumpu

Dalam jenis-jenis sistem kawalan ini, pelbagai komponen aktif dan pasif diandaikan berkumpul pada satu titik dan oleh itu, sistem ini dipanggil sistem parameter bertumpu. Analisis sistem sedemikian sangat mudah yang melibatkan persamaan pembezaan.

Sistem Parameter Tersebar

Dalam jenis-jenis sistem kawalan, pelbagai parameter aktif (seperti induktor dan kapasitor) dan parameter pasif (resistor) diandaikan tersebar secara seragam sepanjang panjang dan oleh itu, sistem ini dipanggil sistem parameter tersebar. Analisis sistem sedemikian agak sukar yang melibatkan persamaan pembezaan separa.