الأول نظام التحكم تم اختراعه بواسطة 'James Watt’s Flyball Governor' في العام 17. والهدف الرئيسي من هذا الجهاز هو الحفاظ على ثبات سرعة المحرك عن طريق تغيير إمداد البخار إلى المحرك. في الوقت الحاضر ، يلعب نظام التحكم دورًا أساسيًا في العصر الحديث تقنية لأن هذه الأنظمة ستؤثر على حياتنا اليومية أو أكثر. أفضل الأمثلة على أنظمة التحكم هي السيارات ، ومكيفات الهواء ، والثلاجات ، والجزر ، وما إلى ذلك ، وتستخدم هذه الأنظمة في منتجات مختلفة من الصناعات لمراقبة الجودة ، وأنظمة النقل ، والروبوتات ، وأنظمة الأسلحة ، وتكنولوجيا الفضاء ، وما إلى ذلك ، وتستخدم أيضًا في الهندسة / المجالات غير الهندسية. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على ما هو نظام التحكم وأحد نوعه وهو نظام التحكم في الحلقة المفتوحة.
ما هو نظام التحكم؟
تعريف: يمكن تعريف نظام التحكم على أنه ناتج نظام يمكن التحكم فيه عن طريق تغيير مدخلاته. لذلك يمكن التعبير عن سلوك النظام بمساعدة المعادلات التفاضلية. لذلك يمكن تحقيق المخرجات المطلوبة في نظام تحكم من خلال إدارة سلوك النظام أو توجيهه أو التحكم فيه. أنظمة التحكم يتم تصنيفها إلى نوعين هما أنظمة التحكم ذات الحلقة المفتوحة وأنظمة التحكم ذات الحلقة المغلقة.
ما هو نظام التحكم في الحلقة المفتوحة؟
يظهر أدناه مخطط كتلة نظام التحكم في الحلقة المفتوحة. في الرسم البياني التالي ، يمكن إعطاء المدخلات لنظام التحكم بحيث يمكن الحصول على المخرجات المطلوبة. ومع ذلك ، لا يمكن اعتبار هذا الناتج الذي تم الحصول عليه باستخدام هذا النظام لإدخال مرجعي إضافي.
في النظام التالي ، يتضمن كتلتين مثل وحدة التحكم بالإضافة إلى العملية التي يتم التحكم فيها. بشكل عام ، يتم إعطاء المدخلات للنظام يعتمد بشكل أساسي على الإخراج المطلوب. بناءً على الإدخال ، يمكن إنشاء إشارة التحكم من خلال وحدة التحكم. يمكن إعطاء هذه الإشارة إلى وحدة المعالجة. لذلك ، بناءً على إشارة التحكم ، يمكن إجراء المعالجة المناسبة بحيث يمكن تحقيق الإخراج.
افتح نظام التحكم في الحلقة
في نظام التحكم في الحلقة المفتوحة ، لا يوجد مسار ردود الفعل. لذلك ، هذا هو السبب في أن الإدخال في نظام التحكم في الحلقة المفتوحة مستقل عن الإخراج. من الملاحظ هنا أن هذا عادة ما يولد خطأ داخل النظام لأنه لا توجد فرصة لتغيير المدخلات بمجرد أن يوضح الناتج الفرق عن القيمة المقدرة.
أمثلة على نظام التحكم في الحلقة المفتوحة تشمل ما يلي.
- غسالة أوتوماتيكية
- ماكينة صنع القهوة أو الشاي
- مستوى الصوت في نظام الاستريو
- مجفف اليد الكهربائي
- محمصة الخبز
- الطابعات النافثة للحبر
- محرك سيرفو / محرك سيرفو
- لمبة كهربائية
- مجفف ملابس على أساس مؤقت
- قابس الضوء
- تلفزيون جهاز التحكم
- صنبور المياه
- نظام قفل الباب
ميزات نظام التحكم
تشمل ميزات هذا النظام ما يلي.
- تشتمل ميزات نظام التحكم بشكل أساسي على العلاقة الرياضية لأي نظام تحكم يجب أن يكون واضحًا بين المدخلات ومخرجات النظام.
- بالنسبة لنظام التحكم الخطي ، يمكن تحديد العلاقة بين المدخلات والمخرجات من خلال التناسب الخطي.
- بالنسبة لنظام التحكم غير الخطي ، يمكن الإشارة إلى العلاقة بين المدخلات والمخرجات من خلال التناسب الخطي.
للحصول على نظام تحكم جيد ، فإن العوامل التالية ضرورية.
- صحة
- التذبذب
- حساسية
- سرعة
- ضوضاء
- عرض النطاق
- استقرار
صفات
خصائص نظام التحكم في الحلقة المفتوحة هي ،
- لا يوجد تباين بين القيم الحقيقية والمفضلة.
- ليس لديها سيطرة على قيمة المخرجات.
- يقرر كل إعداد إدخال موقع تشغيل محدد لوحدة التحكم.
- ستؤثر التغييرات في الظروف الخارجية على تغيير الناتج مباشرة.
مثال على نظام التحكم في الحلقة المفتوحة
يمكننا مراقبة حركة المرور تحكم الضوء عند تقاطعات طرق مختلفة. تعتمد الإشارات التي يتم إنشاؤها من خلال نظام التحكم على الوقت. في وقت تصميم وحدة التحكم ، يمكن تحديد توقيت داخلي لجهاز التحكم.
وبالتالي ، بمجرد تثبيت جهاز التحكم في إشارة المرور عند التقاطع ، يمكن بعد ذلك عرض كل إشارة من خلال وحدة التحكم.
هنا لا يوجد شيء لأداء نظام التحكم باستخدام المخرجات المنتجة لأنه لا يمكنه تغيير مدخلاته بناءً على حركة المرور هناك في أي جانب. بعد بعض الفجوة الزمنية الثابتة ، بناءً على المدخلات المولدة بشكل أساسي ، يقوم نظام التحكم بتوليد الإخراج.
هنا في نظام التحكم ، يمكن توفير تسلسل التوقيت بواسطة المرحلات المستخدمة.
لذلك يشير بوضوح إلى أن الإدخال سيبقى مستقلاً عن المخرجات الناتجة.
ضع في اعتبارك نظام التحكم الموضح أدناه.
وظيفة النقل
يمكن اشتقاق وظيفة النقل لنظام التحكم باستخدام المعادلة التالية.
G (S) = الإخراج / الإدخال
عندما يتم النظر في وظيفة النقل أعلاه بشكل منفصل لكل كتلة ، يتم إعطاؤها على النحو التالي.
بالنسبة للكتلة الأولى G1 (S) ، تكون وظيفة النقل G1 (S) = Y1 / Yi
بالنسبة إلى G2 (S) = Y2 / Y1
بالنسبة إلى G3 (S) = Y0 / Y2
لذلك ، يمكن حساب دالة النقل الإجمالية على أنها
G1 x G2 x G3 = Y1 / Yi * Y2 / Y1 * Y0 / Y2
لذلك يمكن حساب كسب الحلقة المفتوحة كـ G = يو / يي
لذلك ، فإن استخدام نظام التحكم في الحلقة المفتوحة يحدد أن مشغل النظام جاهز للنظر في أقل فرق داخل الناتج عن القيمة المقدرة.
مزايا
ال مزايا نظام التحكم في الحلقة المفتوحة تشمل ما يلي.
- بسيطة للغاية وسهلة تصميم هذه الأنواع من أنظمة التحكم.
- تكلفة منخفضة مقارنة بالأنظمة الأخرى
- صيانة أقل
- الإخراج مستقر
- مناسب جدا للاستخدام
- عملية مريحة
سلبيات
تشمل عيوب نظام التحكم في الحلقة المفتوحة ما يلي.
- عرض النطاق الترددي أقل.
- غير دقيق
- لا يمكن الاعتماد على نظام عدم التغذية المرتدة عندما يتأثر ناتجها ببعض الاضطرابات الخارجية ،
- لا يمكن تصحيح اختلافات الإخراج تلقائيًا.
- يحتاج إلى إعادة المعايرة في الوقت المناسب.
- أنظمة التحكم هذه أفقية أكثر للأخطاء.
- يمكن أن تكون التغييرات داخل الناتج المفضل تأثير الاضطرابات.
- يمكن إجراء التغيير في الإخراج تلقائيًا
التطبيقات
تشمل تطبيقات نظام التحكم في الحلقة المفتوحة ما يلي.
- يتم استخدامه في نظام التحكم في إشارة المرور
- قضيب الغمر
- جهاز التحكم عن بعد التلفزيون،
- الغسالات الأوتوماتيكية
- مدافئ في الغرف
- فتح الباب وإغلاق الأنظمة تلقائيًا.
وبالتالي ، هذا كل شيء عن لمحة عامة عن نظام التحكم في الحلقة المفتوحة . في هذا النوع من أنظمة التحكم ، لا يوجد تأثير على التحكم في إشارة الدخل. تُعرف هذه الأنظمة عمومًا باسم الأنظمة غير المرتجعة لأنها لا تتضمن أي تعليقات لتقرير ما إذا كان قد تم تحقيق مخرجاتها الضرورية. إليك سؤال لك ، ما هو نظام التحكم في الحلقة المغلقة؟
