Системите за управление се използват за поддържане на зададена точка или желан изход чрез регулиране на входен сигнал. Системите за управление могат да бъдат с отворен или затворен контур. Системите за управление с отворен цикъл нямат обратна връзка, а системите за управление със затворен контур имат.
В тази статия ще обясня какво представляват системите за контрол, как работят и как се използват в ежедневието. Освен това ще споделя някои забавни факти за системите за управление, които може би не знаете!
В тази публикация ще разгледаме:
- Системи за управление - Изкуството на проектиране и внедряване
- Управление с отворен и затворен контур: Разликата между самокоригиране и фиксиран изход
- Системи за контрол с обратна връзка: Извеждане на контрола на следващото ниво
- Логическо управление: Опростени и ефективни системи за управление
- Контрол на включване и изключване: Най-простият метод за контролиране на температурата
- Линеен контрол: Изкуството да се поддържат желаните резултати
- Размитата логика: система за динамично управление
- Заключение
Системи за управление - Изкуството на проектиране и внедряване
Системите за управление включват процеса на настройка и поддържане на определен изход чрез регулиране на входния сигнал. Целта е да се създаде правилен и последователен изход, въпреки всякакви първоначални промени във входа. Процесът включва няколко етапа, включително следното:
- Входен етап: където се получава входният сигнал
- Етап на обработка: където сигналът се обработва и анализира
- Изходен етап: където се произвежда изходният сигнал
Ролята на системите за управление в производството
Системите за управление играят важна роля в производството и дистрибуцията в много отрасли. Технологията за автоматизация често се използва за внедряване на тези системи, които могат да бъдат много сложни и скъпи за изграждане. Следните елементи са необходими за създаване на отлична система за контрол:
- Добро разбиране на контролираната система
- Способността за проектиране и внедряване на правилния тип система за управление
- Пакет от стандартни проекти и техники, които могат да бъдат приложени в конкретни ситуации
Стъпките, включени в създаването на система за контрол
Процесът на създаване на система за управление включва следните стъпки:
- Проектиране на структурата на системата: Това включва определяне на вида на необходимата контролна система и компонентите, които ще бъдат включени
- Внедряване на системата: Това включва внимателно конструиране на системата и провеждане на тестове, за да се гарантира, че тя работи правилно
- Поддържане на системата: Това включва наблюдение на ефективността на системата във времето и извършване на всички необходими промени, за да се гарантира, че тя продължава да функционира правилно
Управление с отворен и затворен контур: Разликата между самокоригиране и фиксиран изход
Системите за управление с отворена верига са известни също като контроли без обратна връзка. Тези системи имат фиксиран изход, който не се коригира въз основа на вход или обратна връзка. Структурата на системата за управление с отворен цикъл е типична и включва вход, зададена точка и изход. Входът е сигналът, който се използва за получаване на желания изход. Зададената точка е целевата стойност за изхода. Резултатът е резултат от изпълнявания процес.
Примери за системи за управление с отворена верига включват:
- Тостер: Лостът се поставя във фаза „включено“ и намотките се нагряват до фиксирана температура. Тостерът остава загрят до определеното време, а тостът изскача.
- Круиз контрол в превозно средство: Контролите са настроени да поддържат фиксирана скорост. Системата не се настройва въз основа на променящите се условия, като хълмове или вятър.
Управление със затворен контур: Самокорекция за постоянен изход
Системите за управление със затворен контур, известни също като системи за управление с обратна връзка, имат способността да се самокоригират, за да поддържат постоянен изход. Разликата между системата с отворен и затворен контур е, че системата със затворен контур има способността да се самокоригира, докато системата с отворен цикъл не. Структурата на система за управление със затворен контур е подобна на тази на система с отворен цикъл, но включва обратна връзка. Веригата за обратна връзка води от изхода към входа, което позволява на системата непрекъснато да наблюдава и коригира въз основа на променящите се условия.
Примери за системи за управление със затворен цикъл включват:
- Контрол на температурата в стая: Системата регулира отоплението или охлаждането въз основа на температурата в стаята, за да поддържа постоянна температура.
- Контрол на усилването в звукова система: Системата регулира усилването въз основа на изхода, за да поддържа постоянно ниво на звука.
Системи за контрол с обратна връзка: Извеждане на контрола на следващото ниво
Системите за управление с обратна връзка са вид система за управление, която използва изхода на процес, за да контролира входа. С други думи, системата получава сигнал от контролирания процес и използва този сигнал, за да коригира входа, за да постигне желания резултат.
Диаграми и имена, свързани със системите за контрол с обратна връзка
Има няколко диаграми и имена, свързани със системите за контрол с обратна връзка, включително:
- Блокови диаграми: Те показват компонентите на системата за управление с обратна връзка и как са свързани.
- Трансферни функции: Те описват връзката между входа и изхода на системата.
- Системи със затворен контур: Това са системи за управление с обратна връзка, при които изходът се връща обратно към входа, за да се поддържа желания изход.
- Системи с отворена верига: Това са системи за управление с обратна връзка, при които изходът не се връща обратно към входа.
Логическо управление: Опростени и ефективни системи за управление
Логическото управление е вид система за управление, която използва булева логика или други логически операции за вземане на решения и контрол на процесите. Това е опростена и ефективна система за управление, която се използва широко в различни индустрии, включително производство, производство и електротехника.
Как работи логическият контрол?
Системите за логически контрол са проектирани да обработват различни входове и да произвеждат желан изход. Основният метод на работа е както следва:
- Системата получава входен сигнал, който обикновено е под формата на електрически ток.
- След това входният сигнал се сравнява със зададена стойност или точка, която се съхранява в системата.
- Ако входният сигнал е правилен, системата ще извърши конкретно действие или ще превключи към определена настройка.
- Ако входният сигнал е неправилен, системата ще продължи да получава входни данни, докато се достигне правилната стойност.
Примери за логически системи за управление
Системите за логически контрол се използват в широк спектър от приложения, включително:
- Светофари: Светофарите използват логическо управление, за да превключват между червени, жълти и зелени светлини въз основа на трафика.
- Индустриални роботи: Индустриалните роботи използват логическо управление, за да изпълняват сложни задачи, като заваряване, боядисване и сглобяване.
- Автоматични перални машини: Автоматичните перални машини използват логическо управление, за да превключват между различни цикли на пране и температури въз основа на въвеждането на потребителя.
Контрол на включване и изключване: Най-простият метод за контролиране на температурата
Контролът за включване и изключване исторически се осъществява с помощта на взаимосвързани релета, камерни таймери и превключватели, които са конструирани в стълбищна последователност. Въпреки това, с напредването на технологиите, управлението на включване и изключване вече може да се извършва с помощта на микроконтролери, специализирани програмируеми логически контролери и други електронни устройства.
Примери за управление вкл.-изкл
Някои примери за продукти, които използват управление за включване и изключване, включват:
- Битови термостати, които включват нагревателя, когато стайната температура падне под желаната настройка и го изключват, когато се повиши над нея.
- Хладилници, които включват компресора, когато температурата в хладилника се покачи над желаната температура и го изключват, когато падне под нея.
- Перални машини, които използват управление за включване и изключване, за да задействат различни взаимосвързани последователни операции.
- Пневматични задвижващи механизми, които използват управление за включване и изключване, за да поддържат определено ниво на налягане.
Предимства и недостатъци на On-Off Control
Предимствата на управлението за включване и изключване включват:
- Той е прост и евтин за изпълнение.
- Лесно е за разбиране и изпълнение.
- Може да се използва в различни видове машини и операции.
Недостатъците на управлението за включване и изключване включват:
- Той предизвиква внезапни промени в системата, които могат да причинят отрицателни ефекти върху продукта или процеса, който се контролира.
- Може да не е в състояние да поддържа точно желаната зададена точка, особено в системи с големи топлинни маси.
- Това може да доведе до износване на електрическите превключватели и релета, което води до чести смени.
Линеен контрол: Изкуството да се поддържат желаните резултати
Теорията за линейно управление се основава на няколко принципа, които управляват поведението на линейните системи за управление. Тези принципи включват:
- Принципът на игнориране на нежеланите ефекти: Този принцип предполага, че всички нежелани ефекти на системата могат да бъдат игнорирани.
- Принципът на адитивността: Този принцип се придържа към концепцията, че изходът на линейна система е сумата от изходите, произведени от всеки вход, действащ самостоятелно.
- Принципът на суперпозицията: Този принцип предполага, че изходът на линейна система е сумата от изходите, произведени от всеки вход, действащ самостоятелно.
Нелинейният случай
Ако една система не се придържа към принципите на адитивност и хомогенност, тя се счита за нелинейна. В този случай определящото уравнение обикновено е квадрат от членове. Нелинейните системи не се държат по същия начин като линейните системи и изискват различни методи за управление.
Размитата логика: система за динамично управление
Размитата логика е вид система за управление, която използва размити набори за преобразуване на входен сигнал в изходен сигнал. Това е математическа структура, която анализира аналоговите входни стойности от гледна точка на логически променливи, които приемат непрекъснати стойности между 0 и 1. Размитата логика е динамична система за управление, която може да обработва промените във входния сигнал и съответно да коригира изходния сигнал.
Примери за размита логика в действие
Размитата логика се използва в много области за изпълнение на широк набор от контролни задачи. Ето няколко примера:
- Пречистване на вода: Размитата логика се използва за управление на потока вода през пречиствателна станция. Системата регулира дебита въз основа на текущото състояние на водата и желаното качество на изхода.
- HVAC системи: Размитата логика се използва за контрол на температурата и влажността в сградата. Системата регулира температурата и влажността на базата на текущото състояние на сградата и желаното ниво на комфорт.
- Контрол на трафика: Размитата логика се използва за контрол на потока на трафика през кръстовище. Системата настройва времето на светофарите въз основа на текущите условия на движение.
Заключение
И така, системите за управление се използват за управление на процесите в много индустрии и включват проектиране, внедряване и поддържане на система, която поддържа постоянен изход въпреки промените във входа.
Няма да сбъркате със система за контрол, така че не се страхувайте да използвате такава в следващия си проект! Така че, давайте напред и контролирайте света си!
Аз съм Йост Нуселдер, основател на Tools Doctor, търговец на съдържание и баща. Обичам да изпробвам ново оборудване и заедно с моя екип създавам задълбочени статии в блога от 2016 г., за да помогна на лоялните читатели с инструменти и съвети за изработка.
