ระบบควบคุม - บทนำ

ระบบควบคุมคือระบบที่ให้การตอบสนองที่ต้องการโดยการควบคุมเอาต์พุต รูปต่อไปนี้แสดงแผนภาพบล็อกอย่างง่ายของระบบควบคุม

ที่นี่ระบบควบคุมจะแสดงด้วยบล็อกเดียว เนื่องจากเอาต์พุตถูกควบคุมโดยอินพุตที่แตกต่างกันระบบควบคุมจึงมีชื่อนี้ เราจะเปลี่ยนอินพุตนี้ด้วยกลไกบางอย่าง ในส่วนถัดไปเกี่ยวกับระบบควบคุมวงเปิดและวงปิดเราจะศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับบล็อกภายในระบบควบคุมและวิธีการเปลี่ยนแปลงอินพุตนี้เพื่อให้ได้การตอบสนองที่ต้องการ

Examples - ระบบควบคุมสัญญาณไฟจราจรเครื่องซักผ้า

Traffic lights control systemเป็นตัวอย่างของระบบควบคุม ที่นี่ลำดับของสัญญาณอินพุตจะถูกนำไปใช้กับระบบควบคุมนี้และเอาต์พุตเป็นหนึ่งในไฟสามดวงที่จะติดในช่วงเวลาหนึ่ง ในช่วงเวลานี้ไฟอีกสองดวงจะดับลง จากการศึกษาการจราจรในทางแยกเฉพาะสามารถกำหนดเวลาเปิดและปิดไฟได้ ดังนั้นสัญญาณอินพุตจะควบคุมเอาต์พุต ดังนั้นระบบควบคุมสัญญาณไฟจราจรจะทำงานตามเวลา

การจำแนกระบบควบคุม

จากพารามิเตอร์บางตัวเราสามารถแบ่งประเภทของระบบควบคุมได้ดังต่อไปนี้

ระบบควบคุมเวลาต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง

• ระบบควบคุมสามารถจำแนกเป็นระบบควบคุมเวลาต่อเนื่องและระบบควบคุมเวลาแบบไม่ต่อเนื่องตาม type of the signal ใช้แล้ว

• ใน continuous timeระบบควบคุมสัญญาณทั้งหมดต่อเนื่องในเวลา แต่ในdiscrete time ระบบควบคุมมีสัญญาณบอกเวลาที่ไม่ต่อเนื่องอย่างน้อยหนึ่งสัญญาณ

ระบบควบคุม SISO และ MIMO

• ระบบควบคุมสามารถแบ่งได้เป็นระบบควบคุม SISO และระบบควบคุม MIMO ตาม number of inputs and outputs ปัจจุบัน.

• SISOระบบควบคุม (อินพุตเดี่ยวและเอาต์พุตเดี่ยว) มีหนึ่งอินพุตและเอาต์พุตเดียว ในขณะที่MIMO ระบบควบคุม (อินพุตหลายอินพุตและเอาต์พุตหลายเอาต์พุต) มีอินพุตมากกว่าหนึ่งอินพุตและเอาต์พุตมากกว่าหนึ่งเอาต์พุต

ระบบควบคุมวงเปิดและวงปิด

ระบบควบคุมสามารถแบ่งได้เป็นระบบควบคุมวงเปิดและระบบควบคุมวงปิดตาม feedback path.

ใน open loop control systemsเอาต์พุตไม่ถูกป้อนกลับไปยังอินพุต ดังนั้นการดำเนินการควบคุมจึงไม่ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่ต้องการ

รูปต่อไปนี้แสดงแผนภาพบล็อกของระบบควบคุมวงเปิด

ที่นี่อินพุตถูกนำไปใช้กับคอนโทรลเลอร์และสร้างสัญญาณกระตุ้นหรือสัญญาณควบคุม สัญญาณนี้ถูกกำหนดให้เป็นอินพุตไปยังโรงงานหรือกระบวนการที่ต้องควบคุม ดังนั้นโรงงานผลิตผลผลิตซึ่งมีการควบคุม ระบบควบคุมสัญญาณไฟจราจรที่เราพูดถึงก่อนหน้านี้เป็นตัวอย่างของระบบควบคุมวงเปิด

ใน closed loop control systemsเอาต์พุตจะถูกป้อนกลับไปที่อินพุต ดังนั้นการดำเนินการควบคุมจึงขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่ต้องการ

รูปต่อไปนี้แสดงแผนภาพบล็อกของระบบควบคุมลูปปิดแบบป้อนกลับเชิงลบ

เครื่องตรวจจับข้อผิดพลาดสร้างสัญญาณข้อผิดพลาดซึ่งเป็นความแตกต่างระหว่างอินพุตและสัญญาณป้อนกลับ สัญญาณป้อนกลับนี้ได้มาจากบล็อก (องค์ประกอบข้อเสนอแนะ) โดยพิจารณาเอาท์พุทของระบบโดยรวมเป็นอินพุตของบล็อกนี้ แทนที่จะเป็นอินพุตโดยตรงสัญญาณข้อผิดพลาดจะถูกนำไปใช้เป็นอินพุตไปยังคอนโทรลเลอร์

ดังนั้นคอนโทรลเลอร์จึงสร้างสัญญาณกระตุ้นซึ่งควบคุมโรงงาน ในชุดค่าผสมนี้เอาต์พุตของระบบควบคุมจะถูกปรับโดยอัตโนมัติจนกว่าเราจะได้รับคำตอบที่ต้องการ ดังนั้นระบบควบคุมวงปิดจึงเรียกว่าระบบควบคุมอัตโนมัติ ระบบควบคุมสัญญาณไฟจราจรที่มีเซ็นเซอร์ที่อินพุตเป็นตัวอย่างของระบบควบคุมวงปิด

ความแตกต่างระหว่างระบบควบคุมวงเปิดและระบบควบคุมวงปิดจะกล่าวถึงในตารางต่อไปนี้

เปิดระบบควบคุมลูป	ระบบควบคุมวงปิด
การดำเนินการควบคุมไม่ขึ้นกับเอาต์พุตที่ต้องการ	การดำเนินการควบคุมขึ้นอยู่กับเอาต์พุตที่ต้องการ
ไม่มีเส้นทางคำติชม	มีเส้นทางข้อเสนอแนะ
สิ่งเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า non-feedback control systems.	สิ่งเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า feedback control systems.
ออกแบบได้ง่าย	ยากต่อการออกแบบ
เหล่านี้ประหยัด	สิ่งเหล่านี้มีค่าใช้จ่ายสูงกว่า
ไม่ถูกต้อง	ถูกต้อง