Control Systems: Kev Taw Qhia rau Qhib-Loop thiab Kaw-Loop Control

los ntawm Joost Nusselder | Hloov tshiab ntawm:  Lub rau hli ntuj 25, 2022
Kuv nyiam tsim cov ntsiab lus pub dawb tag nrho cov lus qhia rau kuv cov nyeem, koj. Kuv tsis lees txais kev them nyiaj pab txhawb nqa, kuv lub tswv yim yog kuv tus kheej, tab sis yog tias koj pom kuv cov lus pom zoo pab tau thiab koj kawg yuav yam uas koj nyiam los ntawm ib qho ntawm kuv qhov txuas, Kuv tuaj yeem khwv tau nyiaj ua haujlwm yam tsis tau them nqi ntxiv rau koj. Xav paub ntau ntxiv

Cov tshuab tswj tau siv los tswj qhov chaw teeb tsa lossis qhov xav tau los ntawm kev kho cov teeb liab tawm tswv yim. Cov tshuab tswj tau tuaj yeem qhib lub voj lossis kaw lub voj. Qhib lub voj tswj lub tshuab tsis muaj cov lus tawm tswv yim thiab kaw lub voj voog tswj tshuab ua.

Hauv tsab xov xwm no, kuv yuav piav qhia txog cov kev tswj hwm zoo li cas, lawv ua haujlwm li cas, thiab lawv siv li cas hauv lub neej txhua hnub. Ntxiv rau, kuv mam li qhia qee qhov kev lom zem txog kev tswj hwm koj yuav tsis paub!

Dab tsi yog qhov kev tswj hwm

Tswj Systems- Tus kos duab ntawm kev tsim thiab siv

Cov txheej txheem tswj kev koom nrog cov txheej txheem ntawm kev teeb tsa thiab tswj cov khoom siv tshwj xeeb los ntawm kev kho cov teeb liab tawm tswv yim. Lub hom phiaj yog tsim kom muaj qhov tseeb thiab zoo ib yam, txawm tias muaj kev hloov pauv thawj zaug hauv cov tswv yim. Cov txheej txheem suav nrog ntau theem, suav nrog cov hauv qab no:

  • Input theem: qhov twg lub input teeb liab tau txais
  • Kev ua theem: qhov twg lub teeb liab tau ua tiav thiab tshuaj xyuas
  • Output theem: qhov chaw tso zis teeb liab tsim

Lub luag haujlwm ntawm Kev Tswj Xyuas Txheej Txheem hauv Kev Tsim Khoom

Cov tshuab tswj tau ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev tsim khoom thiab kev faib tawm hauv ntau qhov kev lag luam. Kev siv tshuab automation feem ntau yog siv los siv cov tshuab no, uas tuaj yeem ua haujlwm nyuaj thiab kim tsim. Cov ntsiab lus hauv qab no yuav tsum tau tsim kom muaj kev tswj hwm zoo:

  • Kev nkag siab zoo ntawm qhov system raug tswj
  • Muaj peev xwm tsim thiab ua raws li hom kev tswj kom raug
  • Ib pob ntawm cov qauv tsim thiab cov txheej txheem uas tuaj yeem siv rau qee qhov xwm txheej

Cov kauj ruam koom nrog hauv Kev Tsim Cov Txheej Txheem Tswj

Cov txheej txheem ntawm kev tsim kom muaj kev tswj hwm muaj cov kauj ruam hauv qab no:

  • Tsim cov qauv tsim: Qhov no suav nrog kev txiav txim siab hom kev tswj hwm qhov xav tau thiab cov khoom uas yuav suav nrog
  • Kev siv lub system: Qhov no yuav tsum ua tib zoo tsim lub kaw lus thiab khiav cov kev xeem kom paub tseeb tias nws ua haujlwm raug.
  • Tswj lub system: Qhov no suav nrog kev saib xyuas lub sijhawm ua haujlwm ntawm lub sijhawm thiab ua txhua yam kev hloov pauv tsim nyog los xyuas kom meej tias nws txuas ntxiv ua haujlwm kom raug

Qhib-voj thiab kaw-loop tswj: qhov sib txawv ntawm kev kho tus kheej thiab cov zis ruaj khov

Open-loop control systems tseem hu ua non-feedback controls. Cov tshuab no muaj cov khoom tso tawm tas li uas tsis hloov kho raws li kev tawm tswv yim lossis tawm tswv yim. Cov qauv ntawm qhov qhib-voj tswj qhov system yog ib txwm muaj thiab suav nrog cov tswv yim, teeb tsa taw tes, thiab cov zis tawm. Lub tswv yim yog lub teeb liab uas yog siv los tsim cov kev xav tau. Lub teeb taw tes yog lub hom phiaj tus nqi rau cov zis. Cov zis yog qhov tshwm sim ntawm cov txheej txheem khiav.

Piv txwv ntawm qhib-voj tswj systems muaj xws li:

  • Lub toaster: Lub kauj yog muab tso rau hauv "on" theem, thiab cov coils tau rhuab mus rau qhov kub thiab txias. Lub toaster nyob twj ywm rhuab kom txog thaum lub sij hawm teem, thiab lub toast pops.
  • Cruise control nyob rau hauv lub tsheb: Cov kev tswj tau teem tseg kom tswj tau qhov nrawm nrawm. Lub kaw lus tsis kho raws li kev hloov pauv, xws li toj lossis cua.

Kaw-loop tswj: Kev kho tus kheej kom zoo ib yam

Kaw-loop tswj systems, tseem hu ua kev tawm tswv yim tswj cov tshuab, muaj peev xwm los kho tus kheej kom tswj tau cov txiaj ntsig zoo ib yam. Qhov sib txawv ntawm qhov qhib-voj thiab kaw-voj kaw lus yog qhov kaw-voj kaw lus muaj peev xwm los kho tus kheej thaum lub voj kaw kaw tsis ua haujlwm. Tus qauv ntawm lub kaw-loop tswj system zoo ib yam li lub kaw lus qhib, tab sis nws suav nrog cov lus tawm tswv yim. Lub voj voog tawm tswv yim coj los ntawm cov zis mus rau cov tswv yim, tso cai rau lub kaw lus txuas ntxiv saib xyuas thiab kho raws li kev hloov pauv.

Piv txwv ntawm kaw-loop tswj systems muaj xws li:

  • Kev tswj kub hauv ib chav: Lub kaw lus kho cua sov lossis cua txias raws li qhov ntsuas kub hauv chav kom tswj tau qhov kub thiab txias.
  • Amplification tswj nyob rau hauv lub suab system: Lub kaw lus kho lub amplification raws li cov zis los tswj lub suab zoo ib yam.

Cov Tswv Yim Tswj Xyuas Cov Txheej Txheem: Nqa Kev Tswj mus rau qib tom ntej

Cov kev tswj xyuas cov lus teb yog ib hom kev tswj hwm uas siv cov khoom tsim tawm los tswj cov kev tawm tswv yim. Hauv lwm lo lus, lub kaw lus tau txais lub teeb liab los ntawm cov txheej txheem raug tswj thiab siv cov teeb liab ntawd los kho cov tswv yim kom ua tiav cov txiaj ntsig xav tau.

Daim duab thiab cov npe koom nrog Cov Lus Qhia Tswj Xyuas Cov Txheej Txheem

Muaj ntau daim duab kos npe thiab cov npe cuam tshuam nrog kev tawm tswv yim tswj xyuas, suav nrog:

  • Thaiv daim duab: Cov no qhia cov ntsiab lus ntawm kev tawm tswv yim tswj qhov system thiab lawv txuas li cas.
  • Hloov ua haujlwm: Cov no piav qhia txog kev sib raug zoo ntawm cov tswv yim thiab cov khoom siv ntawm qhov system.
  • Kaw-loop systems: Cov no yog cov kev tawm tswv yim tswj cov tshuab uas cov zis tau rov qab mus rau cov tswv yim kom tswj tau qhov kev xav tau.
  • Qhib-loop systems: Cov no yog cov kev tawm tswv yim tswj cov khoom uas cov zis tsis pub rov qab rau cov tswv yim.

Logic Control: Yooj yim thiab siv tau zoo tswj tshuab

Logic tswj yog ib hom kev tswj hwm uas siv Boolean logic lossis lwm yam kev ua haujlwm zoo los txiav txim siab thiab tswj cov txheej txheem. Nws yog ib qho yooj yim thiab zoo tswj system uas yog dav siv nyob rau hauv ntau yam lag luam, nrog rau ntau lawm, manufacturing, thiab hluav taws xob engineering.

Logic Control ua haujlwm li cas?

Logic tswj tshuab yog tsim los tswj ntau yam kev tawm tswv yim thiab tsim cov khoom tsim tawm. Txoj kev yooj yim ntawm kev ua haujlwm yog raws li hauv qab no:

  • Lub kaw lus tau txais cov teeb liab tawm tswv yim, uas feem ntau yog nyob rau hauv daim ntawv ntawm cov hluav taws xob tam sim no.
  • Cov teeb liab tawm tswv yim ces muab piv rau cov nqi teev lossis taw tes, uas yog khaws cia hauv qhov system.
  • Yog tias lub teeb liab tawm tswv yim yog lawm, lub kaw lus yuav ua ib qho kev txiav txim lossis hloov mus rau qhov chaw tshwj xeeb.
  • Yog tias lub teeb liab tawm tswv yim tsis raug, lub kaw lus yuav tau txais cov tswv yim txuas ntxiv mus txog thaum tus nqi raug.

Piv txwv ntawm Logic Control Systems

Logic tswj tshuab tau siv ntau yam kev siv, suav nrog:

  • Lub teeb tsheb: Lub teeb tsheb siv lub logic tswj kom hloov ntawm lub teeb liab, daj, thiab ntsuab raws li kev khiav tsheb khiav.
  • Cov neeg hlau muaj: Cov neeg hlau muaj siv logic tswj los ua cov haujlwm nyuaj, xws li vuam, pleev xim, thiab sib dhos.
  • Lub tshuab ntxhua khaub ncaws tsis siv neeg: Cov tshuab ntxhua khaub ncaws tsis siv neeg siv cov logic tswj kom hloov ntawm qhov sib txawv ntxhua khaub ncaws thiab kub raws li tus neeg siv lub tswv yim.

On-Off Control: Txoj kev yooj yim tshaj plaws rau kev tswj qhov kub thiab txias

On-Off tswj yog keeb kwm siv los ntawm kev sib txuas relays, cam timers, thiab cov keyboards uas tau tsim nyob rau hauv ib theem ntaiv. Txawm li cas los xij, nrog kev nce qib ntawm kev siv thev naus laus zis, kev tswj hwm kev tswj hwm tam sim no tuaj yeem ua tiav siv microcontrollers, tshwj xeeb programmable logic controllers, thiab lwm yam khoom siv hluav taws xob.

Piv txwv ntawm On-Off Control

Qee qhov piv txwv ntawm cov khoom uas siv kev tswj xyuas kev tawm mus muaj xws li:

  • Cov ntsuas kub hauv tsev uas hloov lub tshuab cua sov thaum chav tsev kub poob qis dua qhov xav tau thiab hloov nws thaum nws mus saum nws.
  • Cov tub yees uas hloov lub compressor thaum kub hauv lub tub yees nce siab tshaj qhov xav tau kub thiab hloov nws thaum nws mus hauv qab nws.
  • Cov tshuab ntxhua khaub ncaws uas siv kev tswj-tawm-tawm los ua kom muaj kev sib cuam tshuam sib txawv.
  • Pneumatic actuators uas siv kev tswj-tawm kom tswj tau qib siab.

Qhov zoo thiab qhov tsis zoo ntawm On-Off Control

Qhov zoo ntawm on-off tswj muaj xws li:

  • Nws yog qhov yooj yim thiab pheej yig los siv.
  • Nws yog ib qho yooj yim to taub thiab ua.
  • Nws tuaj yeem siv rau ntau hom tshuab thiab kev ua haujlwm.

Disadvantages ntawm on-off tswj muaj xws li:

  • Nws tsim cov kev hloov pauv sai sai hauv lub cev, uas tuaj yeem ua rau muaj kev cuam tshuam tsis zoo rau cov khoom lossis cov txheej txheem raug tswj.
  • Tej zaum nws yuav tsis muaj peev xwm tswj tau qhov xav tau ntawm qhov xav tau kom raug, tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv cov tshuab nrog cov thermal loj.
  • Nws tuaj yeem ua rau hnav thiab tsim kua muag ntawm cov hluav taws xob hloov hluav taws xob thiab cov relays, ua rau muaj kev hloov ntau zaus.

Linear Control: Tus kos duab ntawm kev tuav cov khoom uas xav tau

Linear control theory yog ua raws li ntau lub hauv paus ntsiab lus uas tswj xyuas cov kab ke tswj kev coj ua. Cov ntsiab cai no suav nrog:

  • Lub hauv paus ntsiab lus ntawm ignoring undesirable teebmeem: Lub hauv paus ntsiab lus no assumes tias tej undesirable teebmeem ntawm lub system yuav ignored.
  • Lub hauv paus ntsiab lus ntawm additivity: Lub hauv paus ntsiab lus no ua raws li lub tswv yim hais tias cov khoom tsim tawm ntawm cov kab hluav taws xob yog qhov sib npaug ntawm cov khoom tsim tawm los ntawm txhua qhov kev tawm tswv yim ua ib leeg.
  • Lub hauv paus ntsiab lus ntawm superposition: Lub hauv paus ntsiab lus no xav tias qhov tso tawm ntawm cov kab hluav taws xob yog qhov sib npaug ntawm cov khoom tsim tawm los ntawm txhua qhov kev tawm tswv yim ua ib leeg.

Qhov Tsis-linear Case

Yog hais tias ib tug system tsis ua raws li cov hauv paus ntsiab lus ntawm additivity thiab homogeneity, nws yog xam tias yog nonlinear. Hauv qhov no, qhov sib npaug txhais feem ntau yog ib qho square ntawm cov ntsiab lus. Cov tshuab nonlinear tsis coj tus cwj pwm zoo ib yam li cov kab hluav taws xob thiab xav tau ntau txoj kev tswj hwm.

Lub Fuzzy Logic: A Dynamic Control System

Fuzzy logic yog ib hom kev tswj hwm uas siv fuzzy teeb tsa los hloov cov teeb liab tawm tswv yim rau hauv cov teeb liab tawm. Nws yog cov qauv lej uas txheeb xyuas cov txiaj ntsig analog input nyob rau hauv cov nqe lus ntawm cov kev sib txuas lus sib txuas uas siv cov txiaj ntsig txuas ntxiv ntawm 0 thiab 1. Fuzzy logic yog lub zog tswj qhov system uas tuaj yeem tswj cov kev hloov pauv hauv cov teeb liab tawm tswv yim thiab kho cov teeb liab tawm raws li.

Piv txwv ntawm Fuzzy Logic hauv Kev Ua

Fuzzy logic yog siv nyob rau hauv ntau lub teb los ua ntau yam ntawm kev tswj cov dej num. Nov yog qee qhov piv txwv:

  • Kev kho dej: Fuzzy logic yog siv los tswj cov dej ntws los ntawm cov nroj tsuag kho. Lub kaw lus kho tus nqi ntws raws li lub xeev tam sim no ntawm cov dej thiab cov khoom tsim tawm uas xav tau.
  • HVAC systems: Fuzzy logic yog siv los tswj qhov kub thiab av noo hauv lub tsev. Lub kaw lus kho qhov kub thiab av noo raws li lub xeev tam sim no ntawm lub tsev thiab qhov xav tau kev nplij siab.
  • Kev tswj tsheb: Fuzzy logic yog siv los tswj cov kev khiav tsheb los ntawm kev sib tshuam. Lub kaw lus kho lub sijhawm ntawm lub teeb tsheb raws li cov xwm txheej tam sim no.

xaus

Yog li, cov txheej txheem tswj hwm tau siv los tswj cov txheej txheem hauv ntau qhov kev lag luam, thiab lawv koom nrog kev tsim, siv, thiab tswj cov txheej txheem uas tswj hwm cov txiaj ntsig zoo ib yam txawm tias muaj kev hloov pauv hauv cov tswv yim. 

Koj tsis tuaj yeem mus tsis ncaj ncees lawm nrog kev tswj hwm, yog li tsis txhob ntshai siv ib qho hauv koj qhov project tom ntej! Yog li, mus tom ntej thiab tswj koj lub ntiaj teb!

Kuv yog Joost Nusselder, tus tsim ntawm Tools Doctor, cov ntsiab lus lag luam, thiab txiv. Kuv nyiam sim cov cuab yeej tshiab, thiab ua ke nrog kuv pab neeg kuv tau tsim cov ntawv blog tob txij li xyoo 2016 los pab cov neeg nyeem siab ncaj nrog cov cuab yeej & cov lus qhia ua khoom siv.