Các Loại Hệ Thống Điều Khiển | Hệ Thống Điều Khiển Tuyến Tính và Phi Tuyến Tính
Hệ thống điều khiển là hệ thống các thiết bị quản lý, chỉ huy, hướng dẫn hoặc điều chỉnh hành vi của các thiết bị khác để đạt được kết quả mong muốn. Nói cách khác, định nghĩa của hệ thống điều khiển có thể được đơn giản hóa thành một hệ thống kiểm soát các hệ thống khác để đạt được trạng thái mong muốn. Có nhiều loại hệ thống điều khiển, có thể được phân loại rộng rãi thành hệ thống điều khiển tuyến tính hoặc hệ thống điều khiển phi tuyến. Các loại hệ thống điều khiển này sẽ được thảo luận chi tiết bên dưới.
Hệ thống Điều khiển Tuyến tính
Để hiểu về hệ thống điều khiển tuyến tính, chúng ta nên hiểu trước tiên nguyên lý cộng hưởng. Nguyên lý cộng hưởng bao gồm hai thuộc tính quan trọng và chúng được giải thích dưới đây:
Đồng nhất: Một hệ thống được coi là đồng nhất, nếu chúng ta nhân đầu vào với một hằng số A thì đầu ra cũng sẽ được nhân bởi cùng giá trị của hằng số (tức là A).
Tính cộng: Giả sử chúng ta có một hệ thống S và chúng ta đang cung cấp đầu vào cho hệ thống này là a1 lần đầu tiên và chúng ta nhận được đầu ra là b1 tương ứng với đầu vào a1. Lần thứ hai, chúng ta cung cấp đầu vào a2 và tương ứng với điều này, chúng ta nhận được đầu ra là b2.
Bây giờ, giả sử lần này chúng ta cung cấp đầu vào là tổng của các đầu vào trước đó (tức là a1 + a2) và tương ứng với đầu vào này, giả sử chúng ta nhận được đầu ra là (b1 + b2) thì chúng ta có thể nói rằng hệ thống S đang tuân theo tính chất cộng. Bây giờ, chúng ta có thể định nghĩa hệ thống điều khiển tuyến tính là những loại hệ thống điều khiển tuân theo nguyên lý đồng nhất và tính cộng.
Ví dụ về Hệ thống Điều khiển Tuyến tính
Xem xét một mạng lưới hoàn toàn kháng điện với nguồn DC không đổi. Mạch này tuân theo nguyên lý đồng nhất và tính cộng. Tất cả các hiệu ứng không mong muốn đều bị bỏ qua và giả sử hành vi lý tưởng của mỗi phần tử trong mạng, chúng ta nói rằng chúng ta sẽ nhận được đặc tính điện áp và dòng điện tuyến tính. Đây là ví dụ về hệ thống điều khiển tuyến tính.
Hệ thống Điều khiển Phi tuyến tính
Chúng ta có thể đơn giản định nghĩa hệ thống điều khiển phi tuyến tính là hệ thống điều khiển không tuân theo nguyên lý đồng nhất. Trong thực tế, tất cả các hệ thống điều khiển đều là hệ thống phi tuyến (hệ thống điều khiển tuyến tính chỉ tồn tại trong lý thuyết). hàm mô tả là một thủ tục xấp xỉ để phân tích một số vấn đề điều khiển phi tuyến.
Ví dụ về Hệ thống Phi tuyến tính
Một ví dụ nổi tiếng về hệ thống phi tuyến là đường cong từ hóa hoặc đường cong không tải của máy DC. Chúng ta sẽ thảo luận ngắn gọn về đường cong không tải của máy DC ở đây: Đường cong không tải cho chúng ta mối quan hệ giữa flux khe hở và mmf cuộn dây từ. Rõ ràng từ đường cong dưới đây, ban đầu có mối quan hệ tuyến tính giữa mmf cuộn dây và flux khe hở nhưng sau đó, sự bão hòa xuất hiện, cho thấy hành vi phi tuyến của đường cong hoặc đặc tính của hệ thống điều khiển phi tuyến.
Hệ thống Analog hoặc Liên tục
Trong các loại hệ thống điều khiển này, chúng ta có tín hiệu liên tục làm đầu vào cho hệ thống. Những tín hiệu này là hàm liên tục theo thời gian. Chúng ta có thể có nhiều nguồn tín hiệu đầu vào liên tục như nguồn tín hiệu hình sin, nguồn tín hiệu hình vuông; tín hiệu có thể ở dạng tam giác liên tục, v.v.
Hệ thống Kỹ thuật số hoặc rời rạc
Trong các loại hệ thống điều khiển này, chúng ta có tín hiệu rời rạc (hoặc tín hiệu có thể ở dạng xung) làm đầu vào cho hệ thống. Những tín hiệu này có khoảng thời gian rời rạc. Chúng ta có thể chuyển đổi nhiều nguồn tín hiệu đầu vào liên tục như nguồn tín hiệu hình sin, nguồn tín hiệu hình vuông, v.v. thành dạng rời rạc bằng cách sử dụng công tắc.
Bây giờ, có nhiều lợi ích của hệ thống rời rạc hoặc kỹ thuật số so với hệ thống analog và những lợi ích này được viết dưới đây:
Hệ thống kỹ thuật số có thể xử lý hệ thống điều khiển phi tuyến hiệu quả hơn so với hệ thống analog.
Nhu cầu năng lượng trong trường hợp hệ thống rời rạc hoặc kỹ thuật số ít hơn so với hệ thống analog.
Hệ thống kỹ thuật số có tỷ lệ chính xác cao hơn và có thể thực hiện các phép tính phức tạp dễ dàng hơn so với hệ thống analog.
Độ tin cậy của hệ thống kỹ thuật số cao hơn so với hệ thống analog. Chúng cũng có kích thước nhỏ và gọn.
Hệ thống kỹ thuật số hoạt động dựa trên các phép toán logic, điều này tăng cường độ chính xác của chúng nhiều lần.
Sự mất mát trong trường hợp hệ thống rời rạc ít hơn so với hệ thống analog nói chung.
Hệ thống Một Đầu vào Một Đầu ra
Những hệ thống này còn được gọi là SISO. Trong hệ thống này, có một đầu vào cho một đầu ra. Nhiều ví dụ về loại hệ thống này có thể bao gồm hệ thống điều khiển nhiệt độ, hệ thống điều khiển vị trí, v.v.
Hệ thống Nhiều Đầu vào Nhiều Đầu ra
Những hệ thống này còn được gọi là hệ thống MIMO. Trong hệ thống này, có nhiều đầu ra cho nhiều đầu vào. Nhiều ví dụ về loại hệ thống này có thể bao gồm hệ thống PLC, v.v.
Hệ thống Tham số Tập trung
Trong các loại hệ thống điều khiển này, các thành phần chủ động và thụ động được giả định tập trung tại một điểm và vì vậy, chúng được gọi là hệ thống tham số tập trung. Phân tích các hệ thống loại này rất dễ dàng, bao gồm các phương trình vi phân.
Hệ thống Tham số Phân tán
Trong các loại hệ thống điều khiển này, các tham số chủ động (như cuộn cảm và dien tu) và thụ động (điện trở) được giả định phân bố đều dọc theo chiều dài và vì vậy, chúng được gọi là hệ thống tham số phân tán. Phân tích các hệ thống loại này hơi khó khăn, bao gồm các phương trình vi phân riêng phần.
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
