ประเภทของระบบควบคุม | ระบบควบคุมเชิงเส้นและไม่เชิงเส้น

ระบบควบคุม คือระบบของอุปกรณ์ที่จัดการ บังคับ หรือควบคุมพฤติกรรมของอุปกรณ์อื่นๆ เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ ในคำอื่นๆ คำจำกัดความของระบบควบคุมสามารถถูกทำให้ง่ายขึ้นเป็นระบบที่ควบคุมระบบอื่นๆ เพื่อให้ได้สถานะที่ต้องการ มี ประเภทของระบบควบคุม ต่างๆ ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็น ระบบควบคุมเชิงเส้น หรือ ระบบควบคุมไม่เชิงเส้น ประเภทของระบบควบคุมเหล่านี้จะถูกกล่าวถึงอย่างละเอียดด้านล่าง

ระบบควบคุมเชิงเส้น

เพื่อเข้าใจ ระบบควบคุมเชิงเส้น เราควรเข้าใจหลักการของภาวะซ้อนกันก่อน หลักการของทฤษฎีภาวะซ้อนกัน รวมถึงสองสมบัติสำคัญและมีการอธิบายดังนี้:
ภาวะเอกฐาน: ระบบถูกเรียกว่าเป็นภาวะเอกฐาน ถ้าเราคูณอินพุตด้วยค่าคงที่ A แล้วเอาต์พุตจะถูกคูณด้วยค่าคงที่เดียวกัน (คือ A) เช่นกัน
ภาวะบวก: สมมติว่าเรามีระบบ S และเราให้อินพุตไปยังระบบดังกล่าวเป็น a1 ครั้งแรก และได้รับเอาต์พุตเป็น b1 ที่สอดคล้องกับอินพุต a1 ครั้งที่สองเราให้อินพุต a2 และได้รับเอาต์พุตเป็น b2.

ตอนนี้สมมติว่าครั้งนี้เราให้อินพุตเป็นผลรวมของอินพุตที่ผ่านมา (คือ a1 + a2) และสอดคล้องกับอินพุตนี้สมมติว่าเราได้รับเอาต์พุตเป็น (b1 + b2) แล้วเราสามารถบอกได้ว่าระบบ S กำลังปฏิบัติตามสมบัติของภาวะบวก ตอนนี้เราสามารถกำหนด ระบบควบคุมเชิงเส้น เป็น ประเภทของระบบควบคุม ที่ปฏิบัติตามหลักการของภาวะเอกฐานและภาวะบวก

ตัวอย่างของระบบควบคุมเชิงเส้น

พิจารณาเครือข่ายที่เป็นต้านทานบริสุทธิ์พร้อมแหล่งพลังงาน DC ที่คงที่ เครือข่ายนี้ปฏิบัติตามหลักการของภาวะเอกฐานและภาวะบวก ผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ถูกมองข้ามและสมมติว่าแต่ละองค์ประกอบในเครือข่ายมีพฤติกรรมที่เหมาะสม เราบอกได้ว่าเราจะได้รับ แรงดันไฟฟ้า และ กระแสไฟฟ้า ที่เป็นเชิงเส้น นี่คือตัวอย่างของ ระบบควบคุมเชิงเส้น.

ระบบควบคุมไม่เชิงเส้น

เราสามารถกำหนด ระบบควบคุมไม่เชิงเส้น ได้อย่างง่ายๆ ว่าเป็นระบบควบคุมที่ไม่ปฏิบัติตามหลักการของภาวะเอกฐาน ในชีวิตจริง ระบบควบคุมทั้งหมดเป็นระบบไม่เชิงเส้น (ระบบควบคุมเชิงเส้นมีเฉพาะในทฤษฎีเท่านั้น) ฟังก์ชันบรรยาย เป็นขั้นตอนประมาณการสำหรับการวิเคราะห์ปัญหาควบคุมไม่เชิงเส้นบางอย่าง

ตัวอย่างของระบบไม่เชิงเส้น

ตัวอย่างที่เป็นที่รู้จักของระบบไม่เชิงเส้นคือเส้นโค้งการแม่เหล็กหรือ เส้นโค้งไม่มีโหลดของเครื่อง DC เราจะกล่าวถึงเส้นโค้งไม่มีโหลดของเครื่อง DC อย่างย่อ: เส้นโค้งไม่มีโหลดแสดงความสัมพันธ์ระหว่างฟลักซ์ช่องว่างและ mmf ของขดลวดสนาม มันชัดเจนจากเส้นโค้งด้านล่างว่าในตอนแรกมีความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่าง mmf ของขดลวดและฟลักซ์ช่องว่าง แต่หลังจากนั้นมีภาวะอิ่มตัวซึ่งแสดงพฤติกรรมไม่เชิงเส้นของเส้นโค้งหรือลักษณะของ ระบบควบคุมไม่เชิงเส้น.

ระบบอนาล็อกหรือระบบต่อเนื่อง

ใน ประเภทของระบบควบคุม เหล่านี้ เราได้สัญญาณต่อเนื่องเป็นอินพุตเข้าสู่ระบบ สัญญาณเหล่านี้เป็นฟังก์ชันต่อเนื่องของเวลา เราอาจมีแหล่งสัญญาณอินพุตต่อเนื่องต่างๆ เช่น แหล่งสัญญาณแบบไซนัส แหล่งสัญญาณแบบสี่เหลี่ยม หรือสัญญาณอาจอยู่ในรูปแบบสามเหลี่ยมต่อเนื่อง

ระบบดิจิทัลหรือระบบไม่ต่อเนื่อง

ในประเภทของระบบควบคุมเหล่านี้ เราได้สัญญาณไม่ต่อเนื่อง (หรือสัญญาณอาจอยู่ในรูปแบบพัลส์) เป็นอินพุตเข้าสู่ระบบ สัญญาณเหล่านี้มีช่วงเวลาที่ไม่ต่อเนื่อง เราสามารถแปลงแหล่งสัญญาณอินพุตต่อเนื่องต่างๆ เช่น แหล่งสัญญาณแบบไซนัส แหล่งสัญญาณแบบสี่เหลี่ยม เป็นรูปแบบไม่ต่อเนื่องโดยใช้สวิตช์
ตอนนี้มีข้อดีหลายประการของระบบไม่ต่อเนื่องหรือระบบดิจิทัลเหนือระบบอนาล็อก และข้อดีเหล่านี้ถูกเขียนไว้ด้านล่าง:

1. ระบบดิจิทัลสามารถจัดการกับระบบควบคุมไม่เชิงเส้นได้ดีกว่าระบบอนาล็อก

2. ความต้องการพลังงานในกรณีของระบบไม่ต่อเนื่องหรือระบบดิจิทัลน้อยกว่าเมื่อเทียบกับระบบอนาล็อก

3. ระบบดิจิทัลมีอัตราความแม่นยำสูงและสามารถดำเนินการคำนวณที่ซับซ้อนได้ง่ายกว่าเมื่อเทียบกับระบบอนาล็อก

4. ความน่าเชื่อถือของระบบดิจิทัลมากกว่าเมื่อเทียบกับระบบอนาล็อก พวกมันยังมีขนาดเล็กและกะทัดรัด

5. ระบบดิจิทัลทำงานบนการดำเนินการทางตรรกศาสตร์ซึ่งเพิ่มความแม่นยำของพวกเขาหลายเท่า

6. การสูญเสียในกรณีของระบบไม่ต่อเนื่องน้อยกว่าเมื่อเทียบกับระบบอนาล็อกโดยทั่วไป

ระบบอินพุตเดียวเอาต์พุตเดียว

ระบบเหล่านี้ยังเรียกว่า SISO ประเภทของระบบ ในระบบดังกล่าวมีอินพุตเดียวสำหรับเอาต์พุตเดียว ตัวอย่างต่างๆ ของระบบชนิดนี้อาจรวมถึงระบบควบคุมอุณหภูมิ ระบบควบคุมตำแหน่ง ฯลฯ

ระบบหลายอินพุตหลายเอาต์พุต

ระบบเหล่านี้ยังเรียกว่า MIMO ประเภทของระบบ ในระบบดังกล่าวมีหลายเอาต์พุตสำหรับหลายอินพุต ตัวอย่างต่างๆ ของระบบชนิดนี้อาจรวมถึงระบบ PLC ประเภทนี้

ระบบพารามิเตอร์