Stjórnkerfi: Kynning á opinni og lokaðri lykkjustjórnun

Stýrikerfi eru notuð til að viðhalda settpunkti eða æskilegri útgangi með því að stilla inntaksmerki. Stýrikerfi geta verið opin eða lokað lykkja. Stjórnkerfi með opinni lykkju hafa ekki endurgjöf og stjórnkerfi með lokuðum lykkjum.

Í þessari grein mun ég útskýra hvað stjórnkerfi eru, hvernig þau virka og hvernig þau eru notuð í daglegu lífi. Auk þess mun ég deila nokkrum skemmtilegum staðreyndum um stjórnkerfi sem þú gætir ekki vitað!

Stjórnkerfi - Listin að hanna og útfæra

Stýrikerfi fela í sér ferlið við að stilla og viðhalda tilteknu úttaki með því að stilla inntaksmerkið. Markmiðið er að framleiða rétta og stöðuga útkomu, þrátt fyrir allar fyrstu breytingar á inntakinu. Ferlið tekur til nokkurra stiga, þar á meðal eftirfarandi:

• Inntaksþrep: þar sem inntaksmerkið er móttekið
• Vinnslustig: þar sem merki er unnið og greint
• Úttaksstig: þar sem úttaksmerkið er framleitt

Hlutverk stjórnkerfa í framleiðslu

Stýrikerfi gegna mikilvægu hlutverki í framleiðslu og dreifingu í mörgum atvinnugreinum. Sjálfvirknitækni er oft notuð til að innleiða þessi kerfi sem geta verið mjög flókin og dýr í smíði. Eftirfarandi þættir eru nauðsynlegir til að búa til framúrskarandi stjórnkerfi:

• Góður skilningur á því kerfi sem verið er að stjórna
• Hæfni til að hanna og innleiða rétta gerð eftirlitskerfis
• Pakki af staðlaðri hönnun og tækni sem hægt er að nota við sérstakar aðstæður

Skrefin sem taka þátt í að búa til eftirlitskerfi

Ferlið við að búa til eftirlitskerfi felur í sér eftirfarandi skref:

• Hönnun kerfisins: Þetta felur í sér að ákvarða gerð eftirlitskerfis sem krafist er og íhlutunum sem verða innifalin
• Innleiðing kerfisins: Þetta felur í sér að smíða kerfið vandlega og keyra prófanir til að tryggja að það virki rétt
• Viðhald kerfisins: Þetta felur í sér að fylgjast með frammistöðu kerfisins yfir tíma og gera allar nauðsynlegar breytingar til að tryggja að það haldi áfram að virka rétt

Stýring með opinni og lokaðri lykkju: Munurinn á sjálfleiðréttingu og föstum útgangi

Stjórnkerfi með opnum lykkjum eru einnig þekkt sem stjórntæki sem ekki eru endurgjöf. Þessi kerfi eru með föst úttak sem er ekki stillt á grundvelli inntaks eða endurgjöf. Uppbygging stjórnkerfis með opnu lykkju er dæmigerð og inniheldur inntak, stillipunkt og úttak. Inntakið er merkið sem er notað til að framleiða viðkomandi úttak. Setpunkturinn er markgildi fyrir úttakið. Úttakið er afleiðing af ferlinu í gangi.

Dæmi um stjórnkerfi með opnum lykkjum eru:

• Brauðrist: Stöngin er sett í „á“ fasa og vafningarnir eru hitaðir að föstu hitastigi. Brauðristin helst upphituð fram að tilsettum tíma og ristað brauð sprettur upp.
• Hraðastilli í ökutæki: Stjórntækin eru stillt á að halda föstum hraða. Kerfið stillir sig ekki út frá breyttum aðstæðum, svo sem hæðum eða vindi.

Stýring með lokuðu lykkju: Sjálfleiðrétting fyrir stöðugt úttak

Stýrikerfi með lokuðum lykkjum, einnig þekkt sem endurgjöf stjórnkerfi, hafa getu til að leiðrétta sjálf til að viðhalda stöðugri framleiðslu. Munurinn á opnu og lokuðu kerfi er sá að lokaða lykkjukerfið hefur getu til að leiðrétta sjálft á meðan opna lykkjukerfið gerir það ekki. Uppbygging stjórnkerfis með lokuðu lykkju er svipuð og opið lykkjukerfis, en það inniheldur endurgjöf. Endurgjöf lykkjan leiðir frá úttakinu til inntaksins, sem gerir kerfinu kleift að fylgjast stöðugt með og stilla út frá breyttum aðstæðum.

Dæmi um stjórnkerfi með lokuðum lykkjum eru:

• Hitastýring í herbergi: Kerfið stillir hitun eða kælingu út frá hitastigi í herberginu til að viðhalda stöðugu hitastigi.
• Magnunarstýring í hljóðkerfi: Kerfið stillir mögnunina út frá úttakinu til að viðhalda stöðugu hljóðstigi.

Eftirlitsstýringarkerfi: Færa stjórn á næsta stig

How to strip wire fast

Share

Watch on

Feedbackstýringarkerfi eru tegund eftirlitskerfis sem notar úttak ferlis til að stjórna inntakinu. Með öðrum orðum, kerfið fær merki frá ferlinu sem verið er að stjórna og notar það merki til að stilla inntakið til að ná tilætluðum útgangi.

Skýringarmyndir og nöfn sem tengjast viðbragðsstýringarkerfum

Það eru nokkrar skýringarmyndir og nöfn sem tengjast viðbragðsstýringarkerfum, þar á meðal:

• Bálkamyndir: Þetta sýnir íhluti endurgjafarstýringarkerfisins og hvernig þeir eru tengdir.
• Flutningsaðgerðir: Þetta lýsa sambandinu milli inntaks og úttaks kerfisins.
• Lokuð lykkjukerfi: Þetta eru endurgjöfarstýringarkerfi þar sem úttakið er sendur aftur í inntakið til að viðhalda æskilegri útkomu.
• Opin lykkja kerfi: Þetta eru viðbragðsstýringarkerfi þar sem úttakið er ekki sendur aftur til inntaksins.

Rökstjórnun: Einfölduð og skilvirk stjórnkerfi

Rökstýring er tegund eftirlitskerfis sem notar Boolean rökfræði eða aðrar rökréttar aðgerðir til að taka ákvarðanir og stjórna ferlum. Það er einfaldað og skilvirkt eftirlitskerfi sem er mikið notað í ýmsum atvinnugreinum, þar á meðal framleiðslu, framleiðslu og rafmagnsverkfræði.

Hvernig virkar rökfræðistýring?

Rökstýringarkerfi eru hönnuð til að takast á við margs konar aðföng og framleiða æskilegt framleiðsla. Grunnaðferðin við notkun er sem hér segir:

• Kerfið fær inntaksmerki, sem er venjulega í formi rafstraums.
• Inntaksmerkið er síðan borið saman við ákveðið gildi eða punkt, sem er geymt í kerfinu.
• Ef inntaksmerkið er rétt mun kerfið framkvæma ákveðna aðgerð eða skipta yfir í ákveðna stillingu.
• Ef inntaksmerkið er rangt mun kerfið halda áfram að taka á móti inntakinu þar til réttu gildi er náð.

Dæmi um Logic Control Systems

Rökstýringarkerfi eru notuð í fjölmörgum forritum, þar á meðal:

• Umferðarljós: Umferðarljós nota rökstýringu til að skipta á milli rauðra, gula og græna ljósanna miðað við umferðarflæði.
• Iðnaðarvélmenni: Iðnaðarvélmenni nota rökstýringu til að framkvæma flókin verkefni, svo sem suðu, málningu og samsetningu.
• Sjálfvirkar þvottavélar: Sjálfvirkar þvottavélar nota rökstýringu til að skipta á milli mismunandi þvottaferla og hitastigs miðað við inntak notandans.

Kveikt og slökkt stjórn: Einfaldasta aðferðin til að stjórna hitastigi

Kveikt og slökkt stjórnun er í gegnum tíðina útfærð með því að nota samtengda liða, kaðlatímamæla og rofa sem eru smíðaðir í stigaröð. Hins vegar, með framþróun tækninnar, er nú hægt að framkvæma kveikt og slökkt stjórna með örstýringum, sérhæfðum forritanlegum rökstýringum og öðrum rafeindatækjum.

Dæmi um On-Off Control

Nokkur dæmi um vörur sem nota kveikt og slökkt á stýringu eru:

• Heimilishitastillar sem kveikja á hitaranum þegar stofuhitinn fer niður fyrir æskilega stillingu og slökkva á honum þegar hann fer yfir hann.
• Ísskápar sem kveikja á þjöppunni þegar hitastigið inni í ísskápnum fer yfir æskilegt hitastig og slökkva á honum þegar það fer niður fyrir það.
• Þvottavélar sem nota kveikt og slökkt stjórn til að koma af stað mismunandi innbyrðis tengdum raðaðgerðum.
• Pneumatic stýrir sem nota á-slökkt stjórn til að viðhalda ákveðnu þrýstingsstigi.

Kostir og gallar við On-Off Control

Kostir kveikja og slökktstýringar eru:

• Það er einfalt og ódýrt í framkvæmd.
• Það er auðvelt að skilja og framkvæma.
• Það er hægt að nota í mismunandi gerðir véla og aðgerða.

Ókostir kveikja og slökktstýringar eru:

• Það framkallar skyndilegar breytingar á kerfinu, sem geta valdið neikvæðum áhrifum á vöruna eða ferlið sem verið er að stjórna.
• Það getur verið að það geti ekki viðhaldið æskilegu stillingarpunkti nákvæmlega, sérstaklega í kerfum með mikinn varmamassa.
• Það getur valdið sliti á rafmagnsrofum og liðamótum, sem leiðir til tíðra skipta.

Línuleg stjórn: Listin að viðhalda æskilegum útgangi

Línuleg stjórnunarkenning byggir á nokkrum meginreglum sem stjórna því hvernig línuleg stýrikerfi hegða sér. Þessar meginreglur fela í sér:

• Meginreglan um að hunsa óæskileg áhrif: Þessi regla gerir ráð fyrir að hægt sé að hunsa öll óæskileg áhrif kerfisins.
• Meginreglan um aukefni: Þessi meginregla fylgir hugmyndinni um að framleiðsla línulegs kerfis sé summan af úttakinu sem framleitt er af hverju inntaki sem virkar eitt og sér.
• Meginreglan um yfirsetningu: Þessi meginregla gerir ráð fyrir að úttak línulegs kerfis sé summan af úttakinu sem framleitt er af hverju inntaki sem virkar eitt og sér.

Ólínulega málið

Ef kerfi fylgir ekki meginreglunum um aukefni og einsleitni er það talið ólínulegt. Í þessu tilviki er skilgreiningarjöfnan venjulega ferningur af hugtökum. Ólínuleg kerfi hegða sér ekki á sama hátt og línuleg kerfi og krefjast mismunandi stjórnunaraðferða.

The Fuzzy Logic: A Dynamic Control System

Fuzzy logic er tegund stjórnkerfis sem notar loðnu sett til að umbreyta inntaksmerki í úttaksmerki. Það er stærðfræðileg uppbygging sem greinir hliðræn inntaksgildi með tilliti til rökrænna breytna sem taka á sig samfelld gildi á milli 0 og 1. Fuzzy logic er kraftmikið stýrikerfi sem ræður við breytingar á inntaksmerkinu og stillir úttaksmerkið í samræmi við það.

Dæmi um Fuzzy Logic in Action

Óljós rökfræði er notuð á mörgum sviðum til að framkvæma fjölbreytt úrval stjórnunarverkefna. Hér eru nokkur dæmi:

• Vatnsmeðferð: Óljós rökfræði er notuð til að stjórna flæði vatns í gegnum hreinsistöð. Kerfið stillir rennslishraða miðað við núverandi ástand vatnsins og æskileg úttaksgæði.
• Loftræstikerfi: Óljós rökfræði er notuð til að stjórna hitastigi og rakastigi í byggingu. Kerfið stillir hitastig og raka miðað við núverandi ástand byggingarinnar og æskilegt þægindastig.
• Umferðarstjórnun: Óljós rökfræði er notuð til að stjórna umferðarflæði um gatnamót. Kerfið aðlagar tímasetningu umferðarljósanna miðað við núverandi umferðaraðstæður.

Niðurstaða

Svo eru eftirlitskerfi notuð til að stjórna ferlum í mörgum atvinnugreinum og þau fela í sér að hanna, innleiða og viðhalda kerfi sem heldur stöðugri framleiðslu þrátt fyrir breytingar á inntakinu. 

Þú getur ekki farið úrskeiðis með stjórnkerfi, svo ekki vera hræddur við að nota það í næsta verkefni! Svo, farðu á undan og stjórnaðu heiminum þínum!

Ég er Joost Nusselder, stofnandi Tools Doctor, efnismarkaður og pabbi. Ég elska að prófa nýjan búnað og ásamt teyminu mínu hef ég verið að búa til ítarlegar blogggreinar síðan 2016 til að hjálpa dyggum lesendum með verkfærum og ráðleggingum um föndur.