Vadības sistēmas tiek izmantotas, lai uzturētu uzdoto vērtību vai vēlamo izvadi, regulējot ieejas signālu. Vadības sistēmas var būt atvērtas vai slēgtas. Atvērtās cilpas vadības sistēmām nav atgriezeniskās saites cilpas, un slēgtas cilpas vadības sistēmām ir.
Šajā rakstā es paskaidrošu, kas ir vadības sistēmas, kā tās darbojas un kā tās tiek izmantotas ikdienas dzīvē. Turklāt es padalīšos ar dažiem jautriem faktiem par vadības sistēmām, kuras jūs, iespējams, nezināt!
Šajā rakstā mēs apskatīsim:
- Vadības sistēmas – projektēšanas un ieviešanas māksla
- Atvērtā cikla un slēgtā cikla vadība: atšķirība starp paškorekciju un fiksēto izvadi
- Atsauksmju kontroles sistēmas: vadības paaugstināšana uz nākamo līmeni
- Loģiskā vadība: vienkāršotas un efektīvas vadības sistēmas
- Ieslēgšanas-izslēgšanas vadība: vienkāršākā temperatūras kontroles metode
- Lineārā vadība: māksla uzturēt vēlamos rezultātus
- Neskaidra loģika: dinamiska vadības sistēma
- Secinājumi
Vadības sistēmas – projektēšanas un ieviešanas māksla
Vadības sistēmas ietver noteiktas izejas iestatīšanas un uzturēšanas procesu, pielāgojot ieejas signālu. Mērķis ir radīt pareizu un konsekventu izvadi, neskatoties uz jebkādām sākotnējām izmaiņām ievadē. Process ietver vairākus posmus, tostarp šādus:
- Ievades stadija: kur tiek uztverts ievades signāls
- Apstrādes posms: kur signāls tiek apstrādāts un analizēts
- Izvades stadija: kur tiek ražots izejas signāls
Kontroles sistēmu loma ražošanā
Kontroles sistēmām ir nozīmīga loma ražošanā un izplatīšanā daudzās nozarēs. Šo sistēmu ieviešanai bieži tiek izmantota automatizācijas tehnoloģija, kuras var būt ļoti sarežģītas un dārgas. Lai izveidotu izcilu vadības sistēmu, ir nepieciešami šādi elementi:
- Laba izpratne par kontrolēto sistēmu
- Spēja izstrādāt un ieviest pareiza veida vadības sistēmu
- Standarta dizainu un paņēmienu pakete, ko var izmantot konkrētās situācijās
Kontroles sistēmas izveides darbības
Kontroles sistēmas izveides process ietver šādas darbības:
- Sistēmas struktūras projektēšana: tas ietver vajadzīgās vadības sistēmas veida un iekļauto komponentu noteikšanu
- Sistēmas ieviešana: tas ietver rūpīgu sistēmas izveidošanu un testu veikšanu, lai pārliecinātos, ka tā darbojas pareizi
- Sistēmas uzturēšana: tas ietver sistēmas veiktspējas uzraudzību laika gaitā un visu nepieciešamo izmaiņu veikšanu, lai nodrošinātu, ka tā turpina darboties pareizi.
Atvērtā cikla un slēgtā cikla vadība: atšķirība starp paškorekciju un fiksēto izvadi
Atvērtās cilpas vadības sistēmas ir zināmas arī kā kontroles bez atgriezeniskās saites. Šīm sistēmām ir fiksēta izeja, kas netiek pielāgota, pamatojoties uz jebkādu ievadi vai atgriezenisko saiti. Atvērtās cilpas vadības sistēmas struktūra ir tipiska un ietver ieeju, iestatīto punktu un izvadi. Ieeja ir signāls, kas tiek izmantots, lai iegūtu vēlamo izvadi. Iestatītais punkts ir izvades mērķa vērtība. Izvade ir procesa darbības rezultāts.
Atvērtās cilpas vadības sistēmu piemēri:
- Tosteris: svira tiek novietota “ieslēgtā” fāzē, un spoles tiek uzkarsētas līdz noteiktai temperatūrai. Tosteris paliek uzkarsēts līdz norādītajam laikam, un grauzdiņš uznirst.
- Kruīza kontrole transportlīdzeklī: vadības ierīces ir iestatītas, lai uzturētu fiksētu ātrumu. Sistēma netiek pielāgota mainīgiem apstākļiem, piemēram, kalniem vai vējam.
Slēgtā cikla vadība: paškorekcija konsekventai izvadei
Slēgtās cilpas vadības sistēmām, kas pazīstamas arī kā atgriezeniskās saites vadības sistēmas, ir iespēja pašam laboties, lai saglabātu konsekventu izvadi. Atšķirība starp atvērtā cikla un slēgtā cikla sistēmu ir tāda, ka slēgtā cikla sistēmai ir iespēja pašizlaboties, bet atvērtā cikla sistēmai nav. Slēgtas cilpas vadības sistēmas struktūra ir līdzīga atvērtā cikla sistēmas struktūrai, taču tā ietver atgriezeniskās saites cilpu. Atgriezeniskās saites cilpa ved no izejas uz ieeju, ļaujot sistēmai nepārtraukti uzraudzīt un pielāgoties atkarībā no mainīgajiem apstākļiem.
Slēgta cikla vadības sistēmu piemēri:
- Temperatūras kontrole telpā: sistēma pielāgo apkuri vai dzesēšanu, pamatojoties uz temperatūru telpā, lai uzturētu nemainīgu temperatūru.
- Pastiprinājuma vadība skaņas sistēmā: sistēma pielāgo pastiprinājumu, pamatojoties uz izvadi, lai uzturētu nemainīgu skaņas līmeni.
Atsauksmju kontroles sistēmas: vadības paaugstināšana uz nākamo līmeni
Atgriezeniskās saites vadības sistēmas ir vadības sistēmas veids, kas izmanto procesa izvadi, lai kontrolētu ievadi. Citiem vārdiem sakot, sistēma saņem signālu no kontrolētā procesa un izmanto šo signālu, lai pielāgotu ievadi, lai sasniegtu vēlamo izvadi.
Diagrammas un nosaukumi, kas saistīti ar atsauksmju kontroles sistēmām
Ar atgriezeniskās saites vadības sistēmām ir saistītas vairākas diagrammas un nosaukumi, tostarp:
- Blokshēmas: tās parāda atgriezeniskās saites vadības sistēmas sastāvdaļas un to savienojuma veidu.
- Pārsūtīšanas funkcijas: tās apraksta attiecības starp sistēmas ievadi un izvadi.
- Slēgtas cilpas sistēmas: tās ir atgriezeniskās saites vadības sistēmas, kurās izvade tiek padots atpakaļ uz ieeju, lai uzturētu vēlamo izvadi.
- Atvērtās cilpas sistēmas: tās ir atgriezeniskās saites vadības sistēmas, kurās izvade netiek padots atpakaļ uz ieeju.
Loģiskā vadība: vienkāršotas un efektīvas vadības sistēmas
Loģiskā vadība ir vadības sistēmas veids, kas izmanto Būla loģiku vai citas loģiskas darbības, lai pieņemtu lēmumus un kontrolētu procesus. Tā ir vienkāršota un efektīva vadības sistēma, ko plaši izmanto dažādās nozarēs, tostarp ražošanā, ražošanā un elektrotehnikā.
Kā darbojas loģiskā vadība?
Loģiskās vadības sistēmas ir izstrādātas, lai apstrādātu dažādas ievades un radītu vēlamo izvadi. Pamatdarbības metode ir šāda:
- Sistēma saņem ieejas signālu, kas parasti ir elektriskās strāvas veidā.
- Pēc tam ievades signāls tiek salīdzināts ar iestatīto vērtību vai punktu, kas tiek saglabāts sistēmā.
- Ja ievades signāls ir pareizs, sistēma veiks noteiktu darbību vai pārslēgsies uz noteiktu iestatījumu.
- Ja ievades signāls ir nepareizs, sistēma turpinās saņemt ievadi, līdz tiks sasniegta pareizā vērtība.
Loģiskās vadības sistēmu piemēri
Loģiskās vadības sistēmas tiek izmantotas plašā lietojumu klāstā, tostarp:
- Luksofori: luksofori izmanto loģisko vadību, lai pārslēgtos starp sarkano, dzelteno un zaļo gaismu, pamatojoties uz satiksmes plūsmu.
- Rūpnieciskie roboti: rūpnieciskie roboti izmanto loģisko vadību, lai veiktu sarežģītus uzdevumus, piemēram, metināšanu, krāsošanu un montāžu.
- Automātiskās veļas mazgājamās mašīnas: Automātiskās veļas mazgājamās mašīnas izmanto loģisko vadību, lai pārslēgtos starp dažādiem mazgāšanas cikliem un temperatūrām, pamatojoties uz lietotāja ievadīto informāciju.
Ieslēgšanas-izslēgšanas vadība: vienkāršākā temperatūras kontroles metode
Ieslēgšanas-izslēgšanas vadība vēsturiski tiek īstenota, izmantojot savstarpēji savienotus relejus, kameras taimerus un slēdžus, kas ir konstruēti kāpņu secībā. Tomēr, attīstoties tehnoloģijām, ieslēgšanas-izslēgšanas vadību tagad var veikt, izmantojot mikrokontrollerus, specializētus programmējamus loģiskos kontrollerus un citas elektroniskas ierīces.
Ieslēgšanas-izslēgšanas vadības piemēri
Daži to produktu piemēri, kuros tiek izmantota ieslēgšanas/izslēgšanas vadība:
- Mājas termostati, kas ieslēdz sildītāju, kad istabas temperatūra nokrītas zem vēlamā iestatījuma, un izslēdz to, kad tā ir augstāka par to.
- Ledusskapji, kas ieslēdz kompresoru, kad temperatūra ledusskapī paaugstinās virs vēlamās temperatūras, un izslēdz to, kad tā nokrītas zem tās.
- Veļas mazgājamās mašīnas, kas izmanto ieslēgšanas-izslēgšanas vadību, lai aktivizētu dažādas savstarpēji saistītas secīgas darbības.
- Pneimatiskie izpildmehānismi, kas izmanto ieslēgšanas-izslēgšanas vadību, lai uzturētu noteiktu spiediena līmeni.
Ieslēgšanas-izslēgšanas vadības priekšrocības un trūkumi
Ieslēgšanas-izslēgšanas vadības priekšrocības ietver:
- To ir vienkārši un lēti īstenot.
- To ir viegli saprast un izpildīt.
- To var izmantot dažāda veida iekārtās un operācijās.
Ieslēgšanas-izslēgšanas vadības trūkumi ietver:
- Tas rada pēkšņas izmaiņas sistēmā, kas var negatīvi ietekmēt kontrolējamo produktu vai procesu.
- Tas var nespēt precīzi uzturēt vēlamo uzdoto vērtību, it īpaši sistēmās ar lielu siltuma masu.
- Tas var izraisīt elektrisko slēdžu un releju nodilumu, izraisot biežu nomaiņu.
Lineārā vadība: māksla uzturēt vēlamos rezultātus
Lineārās vadības teorija balstās uz vairākiem principiem, kas nosaka to, kā darbojas lineārās vadības sistēmas. Šie principi ietver:
- Nevēlamo seku ignorēšanas princips: šis princips paredz, ka visas sistēmas nevēlamās sekas var ignorēt.
- Aditivitātes princips: Šis princips atbilst koncepcijai, ka lineāras sistēmas izvade ir katras ieejas, kas darbojas atsevišķi, rezultātu summa.
- Superpozīcijas princips: Šis princips pieņem, ka lineāras sistēmas izvade ir to izvadu summa, ko rada katra ieeja, kas darbojas atsevišķi.
Nelineārais gadījums
Ja sistēma neatbilst aditivitātes un viendabīguma principiem, to uzskata par nelineāru. Šajā gadījumā definējošais vienādojums parasti ir terminu kvadrāts. Nelineāras sistēmas nedarbojas tāpat kā lineārās sistēmas, un tām ir nepieciešamas dažādas kontroles metodes.
Neskaidra loģika: dinamiska vadības sistēma
Neskaidra loģika ir vadības sistēmas veids, kas izmanto izplūdušās kopas, lai pārveidotu ieejas signālu izejas signālā. Tā ir matemātiska struktūra, kas analizē analogās ieejas vērtības, izmantojot loģiskos mainīgos, kas iegūst nepārtrauktas vērtības no 0 līdz 1. Izplūdušā loģika ir dinamiska vadības sistēma, kas var apstrādāt ievades signāla izmaiņas un attiecīgi pielāgot izejas signālu.
Izplūdušās loģikas piemēri darbībā
Izplūdušo loģiku izmanto daudzās jomās, lai veiktu plašu vadības uzdevumu klāstu. Šeit ir daži piemēri:
- Ūdens apstrāde: lai kontrolētu ūdens plūsmu caur attīrīšanas iekārtu, tiek izmantota neskaidra loģika. Sistēma pielāgo plūsmas ātrumu, pamatojoties uz pašreizējo ūdens stāvokli un vēlamo izvades kvalitāti.
- HVAC sistēmas: izplūdušo loģiku izmanto, lai kontrolētu temperatūru un mitrumu ēkā. Sistēma regulē temperatūru un mitrumu, pamatojoties uz ēkas pašreizējo stāvokli un vēlamo komforta līmeni.
- Satiksmes kontrole: izplūdušo loģiku izmanto, lai kontrolētu satiksmes plūsmu krustojumā. Sistēma pielāgo luksoforu laiku, pamatojoties uz pašreizējiem satiksmes apstākļiem.
Secinājumi
Tātad vadības sistēmas tiek izmantotas, lai kontrolētu procesus daudzās nozarēs, un tās ietver tādas sistēmas izstrādi, ieviešanu un uzturēšanu, kas uztur konsekventu izvadi, neskatoties uz izmaiņām ievadē.
Izmantojot vadības sistēmu, jūs nevarat kļūdīties, tāpēc nebaidieties to izmantot savā nākamajā projektā! Tātad, uz priekšu un kontrolējiet savu pasauli!
Es esmu Joosts Nuselders, Tools Doctor dibinātājs, satura mārketinga speciālists un tētis. Man patīk izmēģināt jaunu aprīkojumu, un kopš 2016. gada kopā ar savu komandu esmu veidojis padziļinātus emuāra rakstus, lai palīdzētu lojālajiem lasītājiem ar rīkiem un gatavošanas padomiem.
