Beheerstelsels word gebruik om 'n stelpunt of gewenste uitset te handhaaf deur 'n insetsein aan te pas. Beheerstelsels kan ooplus of geslote lus wees. Ooplusbeheerstelsels het nie 'n terugvoerlus nie en geslotelusbeheerstelsels het.
In hierdie artikel sal ek verduidelik wat beheerstelsels is, hoe dit werk en hoe dit in die alledaagse lewe gebruik word. Boonop sal ek 'n paar prettige feite deel oor beheerstelsels wat jy dalk nie ken nie!
In hierdie pos dek ons:
- Beheerstelsels - Die kuns van ontwerp en implementering
- Ooplus- en geslotelusbeheer: Die verskil tussen selfkorreksie en vaste uitset
- Terugvoerbeheerstelsels: Bring beheer na die volgende vlak
- Logika beheer: vereenvoudigde en doeltreffende beheerstelsels
- Aan-af-beheer: Die eenvoudigste metode om temperatuur te beheer
- Lineêre beheer: Die kuns om gewenste uitsette te handhaaf
- Die Fuzzy Logic: 'n Dinamiese beheerstelsel
- Gevolgtrekking
Beheerstelsels - Die kuns van ontwerp en implementering
Beheerstelsels behels die proses om 'n bepaalde uitset te stel en in stand te hou deur die insetsein aan te pas. Die doel is om 'n korrekte en konsekwente uitset te produseer, ten spyte van enige aanvanklike veranderinge in die insette. Die proses behels 'n aantal fases, insluitend die volgende:
- Insetstadium: waar die insetsein ontvang word
- Verwerkingstadium: waar die sein verwerk en ontleed word
- Uitsetstadium: waar die uitsetsein geproduseer word
Die rol van beheerstelsels in produksie
Beheerstelsels speel 'n beduidende rol in produksie en verspreiding in baie nywerhede. Outomatiseringstegnologie word dikwels gebruik om hierdie stelsels te implementeer, wat hoogs kompleks en duur kan wees om te bou. Die volgende elemente word benodig om 'n uitstekende beheerstelsel te skep:
- 'n Goeie begrip van die stelsel wat beheer word
- Die vermoë om die korrekte tipe beheerstelsel te ontwerp en te implementeer
- 'n Pakket van standaard ontwerpe en tegnieke wat toegepas kan word op spesifieke situasies
Die stappe betrokke by die skep van 'n beheerstelsel
Die proses om 'n beheerstelsel te skep, behels die volgende stappe:
- Ontwerp van die stelsel se struktuur: Dit behels die bepaling van die tipe beheerstelsel wat benodig word en die komponente wat ingesluit sal word
- Implementering van die stelsel: Dit behels die noukeurige konstruksie van die stelsel en die uitvoer van toetse om te verseker dat dit reg werk
- Instandhouding van die stelsel: Dit behels die monitering van die stelsel se werkverrigting oor tyd en die maak van enige nodige veranderinge om te verseker dat dit steeds reg funksioneer
Ooplus- en geslotelusbeheer: Die verskil tussen selfkorreksie en vaste uitset
Ooplusbeheerstelsels staan ook bekend as nie-terugvoerkontroles. Hierdie stelsels het 'n vaste uitset wat nie aangepas word op grond van enige insette of terugvoer nie. Die struktuur van 'n ooplusbeheerstelsel is tipies en sluit 'n inset, 'n stelpunt en 'n uitset in. Die inset is die sein wat gebruik word om die verlangde uitset te produseer. Die stelpunt is die teikenwaarde vir die uitset. Die uitset is die resultaat van die proses wat loop.
Voorbeelde van ooplusbeheerstelsels sluit in:
- 'n Broodrooster: Die hefboom word in die "aan"-fase geplaas, en die spoele word verhit tot 'n vaste temperatuur. Die broodrooster bly verhit tot op die vasgestelde tyd, en die roosterbrood verskyn.
- 'n Snelheidsbeheer in 'n voertuig: Die kontroles is ingestel om 'n vaste snelheid te handhaaf. Die stelsel pas nie aan op grond van veranderende toestande, soos heuwels of wind nie.
Geslote-lusbeheer: Selfkorreksie vir konsekwente uitset
Geslote-lus beheerstelsels, ook bekend as terugvoerbeheerstelsels, het die vermoë om self reg te stel om 'n konsekwente uitset te handhaaf. Die verskil tussen 'n ooplus- en geslotelusstelsel is dat die geslotelusstelsel die vermoë het om self reg te stel terwyl die ooplusstelsel dit nie doen nie. Die struktuur van 'n geslotelusbeheerstelsel is soortgelyk aan dié van 'n ooplusstelsel, maar dit sluit 'n terugvoerlus in. Die terugvoerlus lei van die uitset na die inset, wat die stelsel in staat stel om voortdurend te monitor en aan te pas op grond van veranderende toestande.
Voorbeelde van geslotelusbeheerstelsels sluit in:
- Temperatuurbeheer in 'n kamer: Die stelsel pas die verhitting of verkoeling aan op grond van die temperatuur in die kamer om 'n konstante temperatuur te handhaaf.
- Versterkingbeheer in 'n klankstelsel: Die stelsel pas die versterking aan op grond van die uitset om 'n konsekwente klankvlak te handhaaf.
Terugvoerbeheerstelsels: Bring beheer na die volgende vlak
Terugvoerbeheerstelsels is 'n tipe beheerstelsel wat die uitset van 'n proses gebruik om die insette te beheer. Met ander woorde, die stelsel ontvang 'n sein van die proses wat beheer word en gebruik daardie sein om die inset aan te pas om die verlangde uitset te bereik.
Diagramme en name wat met terugvoerbeheerstelsels geassosieer word
Daar is verskeie diagramme en name wat met terugvoerbeheerstelsels geassosieer word, insluitend:
- Blokdiagramme: Dit wys die komponente van die terugvoerbeheerstelsel en hoe hulle verbind is.
- Oordragfunksies: Dit beskryf die verband tussen die inset en uitset van die stelsel.
- Geslote-lusstelsels: Dit is terugvoerbeheerstelsels waar die uitset na die inset teruggevoer word om die verlangde uitset te handhaaf.
- Ooplusstelsels: Dit is terugvoerbeheerstelsels waar die uitset nie na die inset teruggevoer word nie.
Logika beheer: vereenvoudigde en doeltreffende beheerstelsels
Logika beheer is 'n tipe beheerstelsel wat Boole-logika of ander logiese bewerkings gebruik om besluite te neem en prosesse te beheer. Dit is 'n vereenvoudigde en doeltreffende beheerstelsel wat wyd gebruik word in verskeie industrieë, insluitend produksie, vervaardiging en elektriese ingenieurswese.
Hoe werk logiese beheer?
Logika beheerstelsels is ontwerp om 'n verskeidenheid insette te hanteer en 'n gewenste uitset te produseer. Die basiese metode van werking is soos volg:
- Die stelsel ontvang 'n insetsein, wat gewoonlik in die vorm van 'n elektriese stroom is.
- Die insetsein word dan vergelyk met 'n vasgestelde waarde of punt, wat in die stelsel gestoor word.
- As die insetsein korrek is, sal die stelsel 'n spesifieke aksie uitvoer of na 'n spesifieke instelling oorskakel.
- As die insetsein verkeerd is, sal die stelsel voortgaan om insette te ontvang totdat die korrekte waarde bereik is.
Voorbeelde van logiese beheerstelsels
Logika beheerstelsels word in 'n wye reeks toepassings gebruik, insluitend:
- Verkeersligte: Verkeersligte gebruik logiese beheer om te wissel tussen rooi, geel en groen ligte gebaseer op die vloei van verkeer.
- Industriële robotte: Industriële robotte gebruik logiese beheer om komplekse take uit te voer, soos sweis, verf en montering.
- Outomatiese wasmasjiene: Outomatiese wasmasjiene gebruik logiese beheer om te wissel tussen verskillende wassiklusse en temperature gebaseer op die gebruiker se insette.
Aan-af-beheer: Die eenvoudigste metode om temperatuur te beheer
Aan-af-beheer word histories geïmplementeer deur gebruik te maak van onderling gekoppelde relais, nokaftellers en skakelaars wat in 'n leervolgorde gebou is. Met die vooruitgang van tegnologie kan aan-af-beheer egter nou uitgevoer word met behulp van mikrobeheerders, gespesialiseerde programmeerbare logikabeheerders en ander elektroniese toestelle.
Voorbeelde van aan-af beheer
Enkele voorbeelde van produkte wat aan-af-beheer gebruik, sluit in:
- Huishoudelike termostate wat die verwarmer aanskakel wanneer die kamertemperatuur onder die verlangde instelling daal en dit afskakel wanneer dit bo dit gaan.
- Yskaste wat die kompressor aanskakel wanneer die temperatuur binne die yskas bo die verlangde temperatuur styg en dit afskakel wanneer dit onder dit gaan.
- Wasmasjiene wat aan-af-beheer gebruik om verskillende onderling verwante opeenvolgende bewerkings te aktiveer.
- Pneumatiese aktuators wat aan-af-beheer gebruik om 'n sekere drukvlak te handhaaf.
Voor- en nadele van aan-af-beheer
Voordele van aan-af-beheer sluit in:
- Dit is eenvoudig en goedkoop om te implementeer.
- Dit is maklik om te verstaan en uit te voer.
- Dit kan in verskillende tipes masjinerie en bedrywighede gebruik word.
Nadele van aan-af-beheer sluit in:
- Dit veroorsaak skielike veranderinge in die stelsel, wat negatiewe effekte kan veroorsaak op die produk of proses wat beheer word.
- Dit kan dalk nie die verlangde stelpunt akkuraat handhaaf nie, veral in stelsels met groot termiese massas.
- Dit kan slytasie aan die elektriese skakelaars en relais veroorsaak, wat lei tot gereelde vervangings.
Lineêre beheer: Die kuns om gewenste uitsette te handhaaf
Lineêre beheerteorie is gebaseer op verskeie beginsels wat bepaal hoe lineêre beheerstelsels optree. Hierdie beginsels sluit in:
- Die beginsel om ongewenste effekte te ignoreer: Hierdie beginsel veronderstel dat enige ongewenste effekte van die sisteem geïgnoreer kan word.
- Die beginsel van additiwiteit: Hierdie beginsel hou by die konsep dat die uitset van 'n lineêre stelsel die som is van die uitsette wat geproduseer word deur elke inset wat alleen optree.
- Die beginsel van superposisie: Hierdie beginsel veronderstel dat die uitset van 'n lineêre stelsel die som is van die uitsette wat geproduseer word deur elke inset wat alleen optree.
Die nie-lineêre saak
As 'n stelsel nie voldoen aan die beginsels van additiwiteit en homogeniteit nie, word dit as nie-lineêr beskou. In hierdie geval is die definiërende vergelyking tipies 'n vierkant van terme. Nie-lineêre stelsels tree nie op dieselfde manier as lineêre stelsels op nie en vereis verskillende metodes van beheer.
Die Fuzzy Logic: 'n Dinamiese beheerstelsel
Fuzzy logic is 'n tipe beheerstelsel wat fuzzy stelle gebruik om 'n insetsein in 'n uitsetsein om te skakel. Dit is 'n wiskundige struktuur wat analoog insetwaardes ontleed in terme van logiese veranderlikes wat kontinue waardes tussen 0 en 1 aanneem. Fuzzy logic is 'n dinamiese beheerstelsel wat veranderinge in die insetsein kan hanteer en die uitsetsein daarvolgens kan aanpas.
Voorbeelde van Fuzzy Logic in Action
Fuzzy logic word in baie velde gebruik om 'n wye reeks beheertake uit te voer. Hier is 'n paar voorbeelde:
- Waterbehandeling: Fuzzy logika word gebruik om die vloei van water deur 'n suiweringsaanleg te beheer. Die stelsel pas die vloeitempo aan op grond van die huidige toestand van die water en die verlangde uitsetkwaliteit.
- HVAC-stelsels: Fuzzy logika word gebruik om die temperatuur en humiditeit in 'n gebou te beheer. Die stelsel pas die temperatuur en humiditeit aan op grond van die huidige toestand van die gebou en die verlangde gemaksvlak.
- Verkeersbeheer: Fuzzy logika word gebruik om die vloei van verkeer deur 'n kruising te beheer. Die stelsel pas die tydsberekening van die verkeersligte aan op grond van die huidige verkeerstoestande.
Gevolgtrekking
So, beheerstelsels word gebruik om prosesse in baie industrieë te beheer, en dit behels die ontwerp, implementering en instandhouding van 'n stelsel wat 'n konsekwente uitset handhaaf ten spyte van veranderinge in die insette.
Jy kan nie verkeerd gaan met 'n beheerstelsel nie, so moenie bang wees om een in jou volgende projek te gebruik nie! So, gaan voort en beheer jou wêreld!
Ek is Joost Nusselder, die stigter van Tools Doctor, inhoudbemarker, en pa. Ek is mal daaroor om nuwe toerusting uit te probeer, en saam met my span skep ek sedert 2016 in-diepte blogartikels om lojale lesers te help met gereedskap en handwerkwenke.
