Сістэмы кіравання выкарыстоўваюцца для падтрымання зададзенага значэння або жаданага выхаду шляхам рэгулявання ўваходнага сігналу. Сістэмы кіравання могуць быць з адкрытым або замкнёным контурам. Сістэмы кіравання з адкрытым контурам не маюць зваротнай сувязі, а сістэмы кіравання з замкнёным контурам ёсць.
У гэтым артыкуле я растлумачу, што такое сістэмы кіравання, як яны працуюць і як выкарыстоўваюцца ў паўсядзённым жыцці. Акрамя таго, я падзялюся некалькімі цікавымі фактамі аб сістэмах кіравання, якіх вы маглі не ведаць!
У гэтым пасце мы разгледзім:
- Сістэмы кіравання - мастацтва праектавання і ўкаранення
- Кантроль з адкрытым і замкнёным контурам: розніца паміж самакарэкцыяй і фіксаваным выхадам
- Сістэмы кіравання з зваротнай сувяззю: пераход на новы ўзровень кіравання
- Лагічнае кіраванне: спрошчаныя і эфектыўныя сістэмы кіравання
- Кантроль уключэння-выключэння: самы просты метад кантролю тэмпературы
- Лінейнае кіраванне: мастацтва падтрымання жаданых вынікаў
- Невыразная логіка: сістэма дынамічнага кіравання
- заключэнне
Сістэмы кіравання - мастацтва праектавання і ўкаранення
Сістэмы кіравання ўключаюць працэс наладжвання і падтрымання пэўнага выхаду шляхам рэгулявання ўваходнага сігналу. Мэта складаецца ў тым, каб атрымаць правільны і паслядоўны вынік, нягледзячы на любыя першапачатковыя змены ва ўваходных дадзеных. Працэс ўключае ў сябе некалькі этапаў, у тым ліку наступныя:
- Уваходны каскад: дзе прымаецца ўваходны сігнал
- Этап апрацоўкі: дзе сігнал апрацоўваецца і аналізуецца
- Выхадны каскад: дзе ствараецца выхадны сігнал
Роля сістэм кіравання ў вытворчасці
Сістэмы кіравання гуляюць значную ролю ў вытворчасці і размеркаванні ў многіх галінах прамысловасці. Тэхналогія аўтаматызацыі часта выкарыстоўваецца для рэалізацыі гэтых сістэм, якія могуць быць вельмі складанымі і дарагімі ў стварэнні. Для стварэння выдатнай сістэмы кіравання неабходныя наступныя элементы:
- Добрае разуменне кіраванай сістэмы
- Здольнасць распрацоўваць і ўкараняць правільны тып сістэмы кіравання
- Пакет стандартных праектаў і метадаў, якія могуць прымяняцца ў пэўных сітуацыях
Крокі, звязаныя са стварэннем сістэмы кіравання
Працэс стварэння сістэмы кіравання ўключае наступныя этапы:
- Распрацоўка структуры сістэмы: гэта ўключае ў сябе вызначэнне тыпу неабходнай сістэмы кіравання і кампанентаў, якія будуць уключаны
- Укараненне сістэмы: гэта ўключае ў сябе дбайную канструкцыю сістэмы і правядзенне тэстаў, каб пераканацца, што яна працуе правільна
- Абслугоўванне сістэмы: Гэта ўключае ў сябе маніторынг прадукцыйнасці сістэмы з цягам часу і ўнясенне любых неабходных змяненняў, каб гарантаваць, што яна працягвае функцыянаваць правільна
Кантроль з адкрытым і замкнёным контурам: розніца паміж самакарэкцыяй і фіксаваным выхадам
Сістэмы кіравання з адкрытым контурам таксама вядомыя як сістэмы кіравання без зваротнай сувязі. Гэтыя сістэмы маюць фіксаваны выхад, які не рэгулюецца на падставе ўводу або зваротнай сувязі. Структура сістэмы кіравання з адкрытым контурам з'яўляецца тыповай і ўключае ў сябе ўваход, задатак і выхад. Уваход - гэта сігнал, які выкарыстоўваецца для атрымання патрэбнага выхаду. Зададзенае значэнне - гэта мэтавае значэнне для выхаду. Выхад - гэта вынік выканання працэсу.
Прыклады сістэм кіравання з адкрытым контурам ўключаюць:
- Тостар: рычаг знаходзіцца ў фазе «ўключана», і змеявікі награваюцца да фіксаванай тэмпературы. Тостар застаецца нагрэтым да прызначанага часу, а тосты ўсплываюць.
- Круіз-кантроль у аўтамабілі: элементы кіравання настроены на падтрыманне фіксаванай хуткасці. Сістэма не рэгулюецца ў залежнасці ад зменлівых умоў, такіх як пагоркі або вецер.
Кантроль па замкнёным контуры: самакарэкцыя для стабільнага выхаду
Сістэмы кіравання з замкнёным контурам, таксама вядомыя як сістэмы кіравання са зваротнай сувяззю, маюць магчымасць самакарэкціроўкі для падтрымання стабільнага выхаду. Розніца паміж сістэмай з адкрытым і замкнёным контурам заключаецца ў тым, што сістэма з замкнёным контурам мае магчымасць самакарэкціравацца, а сістэма з адкрытым контурам - не. Структура сістэмы кіравання з замкнёным контурам падобная на структуру сістэмы з адкрытым контурам, але ўключае зваротную сувязь. Ланцуг зваротнай сувязі вядзе ад выхаду да ўваходу, што дазваляе сістэме пастаянна кантраляваць і карэктаваць у залежнасці ад зменлівых умоў.
Прыклады сістэм кіравання з замкнёным контурам ўключаюць:
- Кантроль тэмпературы ў памяшканні: сістэма рэгулюе ацяпленне або астуджэнне ў залежнасці ад тэмпературы ў пакоі, каб падтрымліваць пастаянную тэмпературу.
- Кантроль узмацнення ў гукавой сістэме: сістэма рэгулюе ўзмацненне на аснове выхаду, каб падтрымліваць стабільны ўзровень гуку.
Сістэмы кіравання з зваротнай сувяззю: пераход на новы ўзровень кіравання
Сістэмы кіравання з зваротнай сувяззю - гэта тып сістэмы кіравання, якая выкарыстоўвае выхад працэсу для кіравання ўваходам. Іншымі словамі, сістэма атрымлівае сігнал ад працэсу, які кантралюецца, і выкарыстоўвае гэты сігнал для рэгулявання ўваходу для дасягнення жаданага выхаду.
Дыяграмы і назвы, звязаныя з сістэмамі кіравання з зваротнай сувяззю
Існуе некалькі дыяграм і назваў, звязаных з сістэмамі кіравання з зваротнай сувяззю, у тым ліку:
- Блок-схемы: яны паказваюць кампаненты сістэмы кіравання са зваротнай сувяззю і спосаб іх злучэння.
- Функцыі перадачы: яны апісваюць адносіны паміж уваходам і выхадам сістэмы.
- Сістэмы з замкнёным контурам: гэта сістэмы кіравання з зваротнай сувяззю, дзе выхад падаецца назад на ўваход для падтрымання патрэбнага выхаду.
- Сістэмы з адкрытым контурам: гэта сістэмы кіравання з зваротнай сувяззю, дзе выхад не падаецца назад на ўваход.
Лагічнае кіраванне: спрошчаныя і эфектыўныя сістэмы кіравання
Лагічнае кіраванне - гэта тып сістэмы кіравання, якая выкарыстоўвае лагічную логіку або іншыя лагічныя аперацыі для прыняцця рашэнняў і кіравання працэсамі. Гэта спрошчаная і эфектыўная сістэма кіравання, якая шырока выкарыстоўваецца ў розных галінах прамысловасці, уключаючы вытворчасць, вытворчасць і электратэхніку.
Як працуе лагічны кантроль?
Сістэмы лагічнага кіравання распрацаваны для апрацоўкі розных уваходных дадзеных і атрымання жаданага выхаду. Асноўны метад працы заключаецца ў наступным:
- Сістэма атрымлівае ўваходны сігнал, які звычайна мае форму электрычнага току.
- Затым уваходны сігнал параўноўваецца з зададзеным значэннем або кропкай, якая захоўваецца ў сістэме.
- Калі ўваходны сігнал правільны, сістэма выканае пэўнае дзеянне або пераключыцца на пэўную наладу.
- Калі ўваходны сігнал няправільны, сістэма будзе працягваць прымаць ўваходны сігнал, пакуль не будзе дасягнута правільнае значэнне.
Прыклады сістэм лагічнага кіравання
Сістэмы лагічнага кіравання выкарыстоўваюцца ў шырокім дыяпазоне прыкладанняў, у тым ліку:
- Святлафоры: святлафоры выкарыстоўваюць лагічнае кіраванне для пераключэння паміж чырвоным, жоўтым і зялёным святлом у залежнасці ад патоку руху.
- Прамысловыя робаты: прамысловыя робаты выкарыстоўваюць лагічнае кіраванне для выканання складаных задач, такіх як зварка, афарбоўка і зборка.
- Аўтаматычныя пральныя машыны: аўтаматычныя пральныя машыны выкарыстоўваюць лагічнае кіраванне для пераключэння паміж рознымі цыкламі мыцця і тэмпературамі ў залежнасці ад уводу карыстальніка.
Кантроль уключэння-выключэння: самы просты метад кантролю тэмпературы
Кіраванне ўключэннем і выключэннем гістарычна рэалізуецца з дапамогай узаемазвязаных рэле, кулачковых таймераў і перамыкачоў, якія пабудаваны ў лесвічнай паслядоўнасці. Аднак з развіццём тэхналогій кіраванне ўключэннем і выключэннем цяпер можа ажыццяўляцца з дапамогай мікракантролераў, спецыялізаваных праграмуемых лагічных кантролераў і іншых электронных прылад.
Прыклады кіравання ўкл-выкл
Некаторыя прыклады прадуктаў, якія выкарыстоўваюць кіраванне ўключэннем і выключэннем, ўключаюць:
- Бытавыя тэрмастаты, якія ўключаюць абагравальнік, калі тэмпература ў памяшканні апускаецца ніжэй жаданага значэння, і выключаюць яго, калі тэмпература становіцца вышэй.
- Халадзільнікі, якія ўключаюць кампрэсар, калі тэмпература ўнутры халадзільніка падымаецца вышэй патрэбнай тэмпературы, і выключаюць, калі яна апускаецца ніжэй.
- Пральныя машыны, якія выкарыстоўваюць кіраванне ўключэннем і выключэннем для запуску розных узаемазвязаных паслядоўных аперацый.
- Пнеўматычныя прывады, якія выкарыстоўваюць кіраванне ўключэннем і выключэннем для падтрымання пэўнага ўзроўню ціску.
Перавагі і недахопы кіравання ўкл-выкл
Перавагі кіравання ўключэннем і выключэннем ўключаюць:
- Ён просты і танны ў рэалізацыі.
- Гэта лёгка зразумець і выканаць.
- Ён можа быць выкарыстаны ў розных тыпах машын і аперацый.
Да недахопаў уключэння-выключэння можна аднесці:
- Гэта выклікае рэзкія змены ў сістэме, якія могуць выклікаць негатыўныя наступствы для прадукту або працэсу, які кантралюецца.
- Ён можа быць не ў стане дакладна падтрымліваць жаданае зададзенае значэнне, асабліва ў сістэмах з вялікімі цеплавымі масамі.
- Гэта можа прывесці да зносу электрычных выключальнікаў і рэле, што прывядзе да частай замены.
Лінейнае кіраванне: мастацтва падтрымання жаданых вынікаў
Тэорыя лінейнага кіравання заснавана на некалькіх прынцыпах, якія рэгулююць паводзіны лінейных сістэм кіравання. Гэтыя прынцыпы ўключаюць:
- Прынцып ігнаравання непажаданых эфектаў: гэты прынцып прадугледжвае, што любыя непажаданыя эфекты сістэмы можна ігнараваць.
- Прынцып адытыўнасці: гэты прынцып прытрымліваецца канцэпцыі, паводле якой выхад лінейнай сістэмы з'яўляецца сумай выхадаў, створаных кожным уваходам, які дзейнічае асобна.
- Прынцып суперпазіцыі: гэты прынцып мяркуе, што выхад лінейнай сістэмы з'яўляецца сумай выхадаў, атрыманых кожным уваходам, які дзейнічае асобна.
Нелінейны выпадак
Калі сістэма не прытрымліваецца прынцыпаў адытыўнасці і аднастайнасці, яна лічыцца нелінейнай. У гэтым выпадку вызначальнае ўраўненне звычайна ўяўляе сабой квадрат членаў. Нелінейныя сістэмы паводзяць сябе не так, як лінейныя, і патрабуюць іншых метадаў кіравання.
Невыразная логіка: сістэма дынамічнага кіравання
Недакладная логіка - гэта тып сістэмы кіравання, якая выкарыстоўвае недакладныя наборы для пераўтварэння ўваходнага сігналу ў выхадны. Гэта матэматычная структура, якая аналізуе аналагавыя ўваходныя значэнні з пункту гледжання лагічных зменных, якія прымаюць бесперапынныя значэнні ад 0 да 1. Недакладная логіка - гэта сістэма дынамічнага кіравання, якая можа апрацоўваць змены ва ўваходным сігнале і адпаведна карэктаваць выхадны сігнал.
Прыклады недакладнай логікі ў дзеянні
Недакладная логіка выкарыстоўваецца ў многіх галінах для выканання шырокага спектру задач кіравання. Вось некалькі прыкладаў:
- Ачыстка вады: недакладная логіка выкарыстоўваецца для кіравання патокам вады праз ачышчальныя збудаванні. Сістэма рэгулюе хуткасць патоку ў залежнасці ад бягучага стану вады і жаданай якасці выхаду.
- Сістэмы вентыляцыі і кандыцыяніравання: недакладная логіка выкарыстоўваецца для кантролю тэмпературы і вільготнасці ў будынку. Сістэма рэгулюе тэмпературу і вільготнасць у залежнасці ад бягучага стану будынка і жаданага ўзроўню камфорту.
- Кіраванне дарожным рухам: недакладная логіка выкарыстоўваецца для кіравання плынню руху праз скрыжаванне. Сістэма карэктуе час уключэння святлафора ў залежнасці ад бягучага стану руху.
заключэнне
Такім чынам, сістэмы кіравання выкарыстоўваюцца для кіравання працэсамі ў многіх галінах прамысловасці, і яны ўключаюць распрацоўку, укараненне і абслугоўванне сістэмы, якая падтрымлівае паслядоўны выхад, нягледзячы на змены ўваходных дадзеных.
Вы не памыліцеся з сістэмай кіравання, таму не бойцеся выкарыстоўваць яе ў сваім наступным праекце! Такім чынам, наперад і кантралюйце свой свет!
Я Йост Нусельдэр, заснавальнік Tools Doctor, маркетынг кантэнту і тата. Я люблю выпрабоўваць новае абсталяванне, і разам са сваёй камандай я ствараю падрабязныя артыкулы ў блогу з 2016 года, каб дапамагчы лаяльным чытачам інструментамі і парадамі па вырабе.
