Hệ thống điều khiển - Giới thiệu

Hệ thống điều khiển là một hệ thống, cung cấp phản ứng mong muốn bằng cách kiểm soát đầu ra. Hình dưới đây cho thấy sơ đồ khối đơn giản của một hệ thống điều khiển.

Ở đây, hệ thống điều khiển được biểu diễn bằng một khối duy nhất. Vì đầu ra được điều khiển bởi các đầu vào khác nhau, hệ thống điều khiển có tên này. Chúng tôi sẽ thay đổi đầu vào này với một số cơ chế. Trong phần tiếp theo về hệ thống điều khiển vòng hở và vòng kín, chúng ta sẽ nghiên cứu chi tiết về các khối bên trong hệ thống điều khiển và cách thay đổi đầu vào này để có được phản ứng mong muốn.

Examples - Hệ thống điều khiển đèn giao thông, máy giặt

Traffic lights control systemlà một ví dụ về hệ thống điều khiển. Ở đây, một chuỗi tín hiệu đầu vào được áp dụng cho hệ thống điều khiển này và đầu ra là một trong ba đèn sẽ sáng trong một khoảng thời gian nào đó. Trong thời gian này, hai đèn còn lại sẽ tắt. Dựa trên nghiên cứu giao thông tại một giao lộ cụ thể, có thể xác định thời gian bật và tắt của đèn. Theo đó, tín hiệu đầu vào điều khiển đầu ra. Vì vậy, hệ thống điều khiển đèn giao thông hoạt động đúng giờ.

Phân loại hệ thống điều khiển

Dựa trên một số thông số, chúng ta có thể phân loại hệ thống điều khiển thành các cách sau.

Hệ thống kiểm soát thời gian liên tục và thời gian rời rạc

Hệ thống điều khiển có thể được phân loại là hệ thống điều khiển thời gian liên tục và hệ thống điều khiển thời gian rời rạc dựa trên type of the signal đã sử dụng.
Trong continuous timehệ thống điều khiển, tất cả các tín hiệu liên tục trong thời gian. Nhưng, trongdiscrete time hệ thống điều khiển, tồn tại một hoặc nhiều tín hiệu thời gian rời rạc.

Hệ thống điều khiển SISO và MIMO

Hệ thống điều khiển có thể được phân loại là hệ thống điều khiển SISO và hệ thống điều khiển MIMO dựa trên number of inputs and outputs hiện tại.
SISO(Một đầu vào và một đầu ra) hệ thống điều khiển có một đầu vào và một đầu ra. Trong khi,MIMO Hệ thống điều khiển (Nhiều đầu vào và nhiều đầu ra) có nhiều đầu vào và nhiều đầu ra.

Hệ thống điều khiển vòng lặp mở và vòng lặp đóng

Hệ thống điều khiển có thể được phân loại là hệ thống điều khiển vòng mở và hệ thống điều khiển vòng kín dựa trên feedback path.

Trong open loop control systems, đầu ra không được cung cấp trở lại đầu vào. Vì vậy, hành động điều khiển độc lập với đầu ra mong muốn.

Hình dưới đây mô tả sơ đồ khối của hệ thống điều khiển vòng hở.

Ở đây, một đầu vào được áp dụng cho bộ điều khiển và nó tạo ra tín hiệu kích hoạt hoặc tín hiệu điều khiển. Tín hiệu này được đưa ra như một đầu vào cho một nhà máy hoặc quá trình cần được kiểm soát. Vì vậy, nhà máy tạo ra một đầu ra, được kiểm soát. Hệ thống điều khiển đèn giao thông mà chúng ta đã thảo luận trước đó là một ví dụ về hệ thống điều khiển vòng hở.

Trong closed loop control systems, đầu ra được đưa trở lại đầu vào. Vì vậy, hành động điều khiển phụ thuộc vào đầu ra mong muốn.

Hình sau cho thấy sơ đồ khối của hệ thống điều khiển vòng kín phản hồi âm.

Bộ phát hiện lỗi tạo ra một tín hiệu lỗi, là sự khác biệt giữa đầu vào và tín hiệu phản hồi. Tín hiệu phản hồi này nhận được từ khối (các phần tử phản hồi) bằng cách coi đầu ra của hệ thống tổng thể là đầu vào của khối này. Thay vì đầu vào trực tiếp, tín hiệu lỗi được áp dụng làm đầu vào cho bộ điều khiển.

Vì vậy, bộ điều khiển tạo ra một tín hiệu kích hoạt để điều khiển nhà máy. Trong sự kết hợp này, đầu ra của hệ thống điều khiển được điều chỉnh tự động cho đến khi chúng tôi nhận được phản hồi mong muốn. Do đó, hệ thống điều khiển vòng kín còn được gọi là hệ thống điều khiển tự động. Hệ thống điều khiển đèn giao thông có cảm biến ở đầu vào là một ví dụ về hệ thống điều khiển vòng kín.

Sự khác biệt giữa hệ thống điều khiển vòng hở và vòng kín được đề cập trong bảng sau.

Hệ thống điều khiển vòng lặp mở	Hệ thống kiểm soát vòng lặp kín
Hành động điều khiển độc lập với đầu ra mong muốn.	Hành động kiểm soát phụ thuộc vào đầu ra mong muốn.
Đường dẫn phản hồi không có.	Đường dẫn phản hồi hiện có.
Chúng còn được gọi là non-feedback control systems.	Chúng còn được gọi là feedback control systems.
Dễ dàng thiết kế.	Khó thiết kế.
Đây là kinh tế.	Chúng đắt hơn.
Không chính xác.	Chính xác.