Valdymo sistemos naudojamos nustatytajai vertei arba norimam išėjimui palaikyti reguliuojant įvesties signalą. Valdymo sistemos gali būti atviros arba uždaros. Atvirojo ciklo valdymo sistemos neturi grįžtamojo ryšio, o uždarojo ciklo valdymo sistemos turi.
Šiame straipsnyje paaiškinsiu, kas yra valdymo sistemos, kaip jos veikia ir kaip jos naudojamos kasdieniame gyvenime. Be to, pasidalinsiu įdomiais faktais apie valdymo sistemas, kurių galbūt nežinojote!
Šiame įraše aptarsime:
- Valdymo sistemos – projektavimo ir įgyvendinimo menas
- Atvirojo ir uždarojo ciklo valdymas: skirtumas tarp savaiminio koregavimo ir fiksuoto išėjimo
- Grįžtamojo ryšio valdymo sistemos: perkelkite valdymą į kitą lygį
- Loginis valdymas: supaprastintos ir efektyvios valdymo sistemos
- Įjungimo ir išjungimo valdymas: paprasčiausias temperatūros valdymo metodas
- Linijinis valdymas: norimų rezultatų palaikymo menas
- Neaiškioji logika: dinaminė valdymo sistema
- Išvada
Valdymo sistemos – projektavimo ir įgyvendinimo menas
Valdymo sistemos apima tam tikro išėjimo nustatymo ir palaikymo procesą, reguliuojant įvesties signalą. Tikslas yra sukurti teisingą ir nuoseklią išvestį, nepaisant bet kokių pradinių įvesties pakeitimų. Procesas apima kelis etapus, įskaitant šiuos:
- Įvesties pakopa: kur gaunamas įvesties signalas
- Apdorojimo etapas: kai signalas apdorojamas ir analizuojamas
- Išvesties pakopa: kur sukuriamas išvesties signalas
Valdymo sistemų vaidmuo gamyboje
Valdymo sistemos vaidina svarbų vaidmenį gaminant ir platinant daugelyje pramonės šakų. Šioms sistemoms įdiegti dažnai naudojama automatizavimo technologija, kurios gali būti labai sudėtingos ir brangios. Norint sukurti puikią valdymo sistemą, reikalingi šie elementai:
- Geras valdomos sistemos supratimas
- Gebėjimas suprojektuoti ir įdiegti tinkamo tipo valdymo sistemą
- Standartinių konstrukcijų ir metodų paketas, kurį galima pritaikyti konkrečiose situacijose
Veiksmai, susiję su valdymo sistemos kūrimu
Valdymo sistemos kūrimo procesas apima šiuos veiksmus:
- Sistemos struktūros projektavimas: reikia nustatyti reikiamos valdymo sistemos tipą ir komponentus, kurie bus įtraukti
- Sistemos diegimas: tai apima kruopštų sistemos sukūrimą ir bandymų vykdymą, siekiant užtikrinti, kad ji tinkamai veiktų
- Sistemos priežiūra: tai apima sistemos veikimo stebėjimą laikui bėgant ir bet kokių būtinų pakeitimų atlikimą, siekiant užtikrinti, kad ji ir toliau tinkamai veiktų
Atvirojo ir uždarojo ciklo valdymas: skirtumas tarp savaiminio koregavimo ir fiksuoto išėjimo
Atvirojo ciklo valdymo sistemos taip pat žinomos kaip ne grįžtamojo ryšio valdikliai. Šios sistemos turi fiksuotą išvestį, kuri nėra koreguojama pagal jokią įvestį ar grįžtamąjį ryšį. Atvirojo ciklo valdymo sistemos struktūra yra tipiška ir apima įvestį, nustatytą tašką ir išvestį. Įvestis yra signalas, naudojamas norimam išėjimui sukurti. Nustatytasis taškas yra tikslinė išvesties vertė. Išvestis yra vykdomo proceso rezultatas.
Atvirojo ciklo valdymo sistemų pavyzdžiai:
- Skrudintuvas: svirtis įjungiama į „įjungimo“ fazę, o gyvatukai įkaitinami iki nustatytos temperatūros. Skrudintuvas išlieka šildomas iki nustatyto laiko, o skrebutis pasirodo.
- Pastovaus greičio palaikymo sistema transporto priemonėje: valdikliai nustatyti taip, kad išlaikytų fiksuotą greitį. Sistema nesireguliuoja pagal besikeičiančias sąlygas, pvz., kalnus ar vėją.
Uždarojo ciklo valdymas: savaiminis koregavimas, kad išvestis būtų nuosekli
Uždarojo ciklo valdymo sistemos, taip pat žinomos kaip grįžtamojo ryšio valdymo sistemos, turi galimybę savarankiškai taisytis, kad išlaikytų nuoseklų išvestį. Skirtumas tarp atviro ciklo ir uždaro ciklo sistemų yra tas, kad uždaro ciklo sistema turi galimybę savarankiškai taisyti, o atvira sistema to nedaro. Uždaro ciklo valdymo sistemos struktūra yra panaši į atvirojo ciklo sistemą, tačiau ji apima grįžtamąjį ryšį. Grįžtamojo ryšio kilpa veda iš išvesties į įvestį, todėl sistema gali nuolat stebėti ir reguliuoti kintančias sąlygas.
Uždaro ciklo valdymo sistemų pavyzdžiai:
- Temperatūros valdymas kambaryje: sistema reguliuoja šildymą arba vėsinimą pagal kambario temperatūrą, kad išlaikytų pastovią temperatūrą.
- Stiprinimo valdymas garso sistemoje: sistema sureguliuoja stiprinimą pagal išvestį, kad išlaikytų pastovų garso lygį.
Grįžtamojo ryšio valdymo sistemos: perkelkite valdymą į kitą lygį
Grįžtamojo ryšio valdymo sistemos yra valdymo sistemos tipas, kuris naudoja proceso išvestį įvesties valdymui. Kitaip tariant, sistema gauna signalą iš valdomo proceso ir naudoja tą signalą, kad sureguliuotų įvestį, kad būtų pasiektas norimas išėjimas.
Diagramos ir pavadinimai, susiję su grįžtamojo ryšio valdymo sistemomis
Yra keletas diagramų ir pavadinimų, susijusių su grįžtamojo ryšio valdymo sistemomis, įskaitant:
- Blokinės schemos: jos rodo grįžtamojo ryšio valdymo sistemos komponentus ir jų prijungimą.
- Perdavimo funkcijos: jos apibūdina ryšį tarp sistemos įvesties ir išvesties.
- Uždarojo ciklo sistemos: Tai grįžtamojo ryšio valdymo sistemos, kai išėjimas grąžinamas atgal į įvestį, kad būtų išlaikytas norimas išėjimas.
- Atvirojo ciklo sistemos: Tai grįžtamojo ryšio valdymo sistemos, kuriose išėjimas nėra grąžinamas į įvestį.
Loginis valdymas: supaprastintos ir efektyvios valdymo sistemos
Loginis valdymas – tai valdymo sistemos tipas, kuris sprendimams priimti ir procesams valdyti naudoja Būlio logiką arba kitas logines operacijas. Tai supaprastinta ir efektyvi valdymo sistema, plačiai naudojama įvairiose pramonės šakose, įskaitant gamybą, gamybą ir elektros inžineriją.
Kaip veikia loginis valdymas?
Loginės valdymo sistemos yra skirtos valdyti įvairius įėjimus ir sukurti norimą išvestį. Pagrindinis veikimo būdas yra toks:
- Sistema gauna įvesties signalą, kuris dažniausiai yra elektros srovės pavidalu.
- Tada įvesties signalas lyginamas su nustatyta verte arba tašku, kuris saugomas sistemoje.
- Jei įvesties signalas yra teisingas, sistema atliks konkretų veiksmą arba persijungs į konkretų nustatymą.
- Jei įvesties signalas yra neteisingas, sistema ir toliau gaus įvestį, kol bus pasiekta teisinga reikšmė.
Loginių valdymo sistemų pavyzdžiai
Loginės valdymo sistemos naudojamos įvairiose srityse, įskaitant:
- Šviesoforai: šviesoforai naudoja loginį valdymą, kad perjungtų raudoną, geltoną ir žalią šviesą pagal eismo srautą.
- Pramoniniai robotai: Pramoniniai robotai naudoja loginį valdymą, kad atliktų sudėtingas užduotis, tokias kaip suvirinimas, dažymas ir surinkimas.
- Automatinės skalbimo mašinos: automatinės skalbimo mašinos naudoja loginį valdymą, kad perjungtų skirtingus skalbimo ciklus ir temperatūrą pagal vartotojo įvestį.
Įjungimo ir išjungimo valdymas: paprasčiausias temperatūros valdymo metodas
Įjungimo ir išjungimo valdymas istoriškai įgyvendinamas naudojant tarpusavyje sujungtas reles, kumštelių laikmačius ir jungiklius, kurie yra sukonstruoti kopėčių seka. Tačiau tobulėjant technologijoms, įjungimo ir išjungimo valdymas dabar gali būti atliekamas naudojant mikrovaldiklius, specializuotus programuojamus loginius valdiklius ir kitus elektroninius prietaisus.
Įjungimo ir išjungimo valdymo pavyzdžiai
Kai kurie produktų, kuriuose naudojamas įjungimo ir išjungimo valdymas, pavyzdžiai:
- Buitiniai termostatai, kurie įjungia šildytuvą, kai kambario temperatūra nukrenta žemiau norimo nustatymo, ir išjungia, kai ji pakyla aukščiau.
- Šaldytuvai, kurie įjungia kompresorių, kai temperatūra šaldytuvo viduje pakyla virš norimos temperatūros, ir išjungia, kai ji nukrenta žemiau.
- Skalbimo mašinos, kurios naudoja įjungimo ir išjungimo valdymą, kad suaktyvintų įvairias tarpusavyje susijusias nuoseklias operacijas.
- Pneumatinės pavaros, kurios naudoja įjungimo ir išjungimo valdymą tam tikram slėgio lygiui palaikyti.
Įjungimo ir išjungimo valdymo privalumai ir trūkumai
Įjungimo ir išjungimo valdymo pranašumai yra šie:
- Tai paprasta ir pigu įgyvendinti.
- Tai lengva suprasti ir atlikti.
- Jis gali būti naudojamas įvairių tipų mašinose ir operacijose.
Įjungimo išjungimo valdymo trūkumai yra šie:
- Tai sukelia staigius sistemos pokyčius, kurie gali turėti neigiamą poveikį kontroliuojamam produktui ar procesui.
- Jis gali nesugebėti tiksliai išlaikyti norimos nustatytosios vertės, ypač sistemose, kuriose yra didelė šiluminė masė.
- Dėl to gali susidėvėti elektros jungikliai ir relės, todėl juos reikia dažnai keisti.
Linijinis valdymas: norimų rezultatų palaikymo menas
Linijinio valdymo teorija remiasi keliais principais, kuriais vadovaujamasi, kaip veikia linijinės valdymo sistemos. Šie principai apima:
- Nepageidaujamo poveikio nepaisymo principas: Šis principas reiškia, kad bet koks nepageidaujamas sistemos poveikis gali būti ignoruojamas.
- Adityvumo principas: Šis principas atitinka koncepciją, kad tiesinės sistemos išvestis yra kiekvienos įvesties, veikiančios atskirai, išvesties suma.
- Superpozicijos principas: Šis principas daro prielaidą, kad tiesinės sistemos išvestis yra kiekvienos įvesties, veikiančios atskirai, išėjimų suma.
Netiesinis atvejis
Jei sistema nesilaiko adityvumo ir homogeniškumo principų, ji laikoma netiesine. Šiuo atveju apibrėžiančioji lygtis paprastai yra terminų kvadratas. Netiesinės sistemos nesielgia taip pat kaip tiesinės sistemos ir reikalauja skirtingų valdymo metodų.
Neaiškioji logika: dinaminė valdymo sistema
Neaiškioji logika yra valdymo sistemos tipas, kuris naudoja neaiškius rinkinius įvesties signalui paversti išvesties signalu. Tai matematinė struktūra, analizuojanti analogines įvesties reikšmes pagal loginius kintamuosius, kurie įgauna nuolatines reikšmes nuo 0 iki 1. Apytikslė logika yra dinaminė valdymo sistema, galinti valdyti įvesties signalo pokyčius ir atitinkamai reguliuoti išvesties signalą.
Neaiškios logikos pavyzdžiai
Neaiškioji logika naudojama daugelyje sričių, norint atlikti įvairias valdymo užduotis. Štai keletas pavyzdžių:
- Vandens valymas: vandens srautui per valymo įrenginį valdyti naudojama neaiškioji logika. Sistema reguliuoja srautą pagal esamą vandens būklę ir pageidaujamą išvesties kokybę.
- ŠVOK sistemos: Neaiškioji logika naudojama temperatūrai ir drėgmei pastate valdyti. Sistema reguliuoja temperatūrą ir drėgmę pagal esamą pastato būklę ir norimą komforto lygį.
- Eismo kontrolė: neaiškioji logika naudojama eismo srautui per sankryžą valdyti. Sistema reguliuoja šviesoforų laiką pagal esamas eismo sąlygas.
Išvada
Taigi, valdymo sistemos yra naudojamos procesams valdyti daugelyje pramonės šakų ir apima sistemos, kuri palaiko nuoseklią produkciją, nepaisant įvesties pokyčių, projektavimą, įgyvendinimą ir priežiūrą.
Negalite suklysti naudodami valdymo sistemą, todėl nebijokite jos naudoti kitame projekte! Taigi, pirmyn ir valdykite savo pasaulį!
Aš esu Joostas Nusselderis, Tools Doctor įkūrėjas, turinio rinkodaros specialistas ir tėtis. Man patinka išbandyti naują įrangą, o kartu su savo komanda nuo 2016 m. kuriu išsamius tinklaraščio straipsnius, kad padėtų ištikimiems skaitytojams gauti įrankių ir kūrimo patarimų.