Systemy sterowania - wprowadzenie

System sterowania to system, który zapewnia żądaną reakcję poprzez sterowanie wyjściem. Poniższy rysunek przedstawia prosty schemat blokowy systemu sterowania.

Tutaj system sterowania jest reprezentowany przez pojedynczy blok. Ponieważ wyjście jest sterowane zmiennym wejściem, system sterowania otrzymał tę nazwę. Będziemy różnicować te dane wejściowe za pomocą pewnego mechanizmu. W następnej części poświęconej układom sterowania w pętli otwartej i zamkniętej, będziemy szczegółowo badać bloki wewnątrz systemu sterowania oraz sposoby zmiany tego sygnału wejściowego w celu uzyskania pożądanej odpowiedzi.

Examples - System sterowania sygnalizacją świetlną, pralka

Traffic lights control systemjest przykładem systemu sterowania. Tutaj sekwencja sygnału wejściowego jest stosowana do tego systemu sterowania, a wyjście jest jednym z trzech świateł, które będą świecić przez pewien czas. W tym czasie pozostałe dwa światła będą wyłączone. Na podstawie badania ruchu na konkretnym skrzyżowaniu można określić czas włączenia i wyłączenia świateł. Odpowiednio, sygnał wejściowy steruje wyjściem. Tak więc system sterowania sygnalizacją świetlną działa na podstawie czasu.

Klasyfikacja systemów sterowania

Na podstawie niektórych parametrów możemy podzielić systemy sterowania na następujące sposoby.

Systemy sterowania z czasem ciągłym i z czasem dyskretnym

• Systemy sterowania można sklasyfikować jako systemy ciągłej kontroli czasu i dyskretne systemy sterowania czasem oparte na type of the signal używany.

• W continuous timesystemy sterowania, wszystkie sygnały są ciągłe w czasie. Ale wdiscrete time systemy sterowania, istnieje jeden lub więcej dyskretnych sygnałów czasu.

Systemy sterowania SISO i MIMO

• Systemy sterowania można sklasyfikować jako systemy sterowania SISO i systemy sterowania MIMO oparte na number of inputs and outputs obecny.

• SISOSystemy sterowania (z jednym wejściem i jednym wyjściem) mają jedno wejście i jedno wyjście. Natomiast,MIMO Systemy sterowania (z wieloma wejściami i wieloma wyjściami) mają więcej niż jedno wejście i więcej niż jedno wyjście.

Systemy sterowania w pętli otwartej i zamkniętej

Systemy sterowania można sklasyfikować jako systemy sterowania w pętli otwartej i systemy sterowania w pętli zamkniętej oparte na feedback path.

W open loop control systems, wyjście nie jest zwracane do wejścia. Zatem działanie sterujące jest niezależne od żądanego wyjścia.

Poniższy rysunek przedstawia schemat blokowy systemu sterowania w pętli otwartej.

Tutaj wejście jest przykładane do sterownika i wytwarza sygnał uruchamiający lub sterujący. Sygnał ten jest podawany jako wejście do instalacji lub procesu, który ma być kontrolowany. Tak więc zakład wytwarza produkcję, która jest kontrolowana. System sterowania sygnalizacją świetlną, o którym mówiliśmy wcześniej, jest przykładem systemu sterowania w pętli otwartej.

W closed loop control systems, wyjście jest zwracane na wejście. Tak więc działanie sterujące zależy od żądanego wyjścia.

Poniższy rysunek przedstawia schemat blokowy układu sterowania w pętli zamkniętej z ujemnym sprzężeniem zwrotnym.

Detektor błędu generuje sygnał błędu, który jest różnicą między wejściem a sygnałem sprzężenia zwrotnego. Ten sygnał sprzężenia zwrotnego jest uzyskiwany z bloku (elementy sprzężenia zwrotnego), biorąc pod uwagę wyjście całego systemu jako wejście do tego bloku. Zamiast bezpośredniego wejścia sygnał błędu jest podawany jako sygnał wejściowy do sterownika.

Tak więc sterownik wytwarza sygnał uruchamiający, który steruje instalacją. W tej kombinacji moc systemu sterowania jest regulowana automatycznie, aż uzyskamy pożądaną odpowiedź. Stąd układy sterowania w pętli zamkniętej nazywane są również układami sterowania automatycznego. Przykładem układu sterowania w pętli zamkniętej jest układ sterowania sygnalizacją świetlną z czujnikiem na wejściu.

Różnice między układami sterowania w pętli otwartej i zamkniętej są wymienione w poniższej tabeli.

Systemy sterowania w otwartej pętli	Systemy sterowania w pętli zamkniętej
Działanie kontrolne jest niezależne od żądanego wyjścia.	Działanie regulacyjne zależy od żądanego wyjścia.
Brak ścieżki informacji zwrotnej.	Obecna jest ścieżka informacji zwrotnej.
Są one również nazywane jako non-feedback control systems.	Są one również nazywane jako feedback control systems.
Łatwe do zaprojektowania.	Trudne do zaprojektowania.
Są ekonomiczne.	Są droższe.
Niedokładny.	Dokładny.