Control System: Isang Panimula sa Open-Loop at Closed-Loop Control

Ginagamit ang mga control system upang mapanatili ang isang setpoint o nais na output sa pamamagitan ng pagsasaayos ng input signal. Ang mga control system ay maaaring open loop o closed loop. Ang mga open loop control system ay walang feedback loop at ang closed loop control system ay mayroon.

Sa artikulong ito, ipapaliwanag ko kung ano ang mga control system, kung paano gumagana ang mga ito, at kung paano ginagamit ang mga ito sa pang-araw-araw na buhay. Dagdag pa, ibabahagi ko ang ilang nakakatuwang katotohanan tungkol sa mga control system na maaaring hindi mo alam!

Control Systems- Ang Sining ng Pagdidisenyo at Pagpapatupad

Kasama sa mga control system ang proseso ng pagtatakda at pagpapanatili ng isang partikular na output sa pamamagitan ng pagsasaayos ng input signal. Ang layunin ay upang makagawa ng tama at pare-parehong output, sa kabila ng anumang mga paunang pagbabago sa input. Ang proseso ay nagsasangkot ng ilang mga yugto, kabilang ang mga sumusunod:

• Yugto ng pag-input: kung saan natatanggap ang signal ng input
• Yugto ng pagpoproseso: kung saan pinoproseso at sinusuri ang signal
• Yugto ng output: kung saan ang output signal ay ginawa

Ang Papel ng Mga Control System sa Produksyon

Ang mga control system ay may mahalagang papel sa produksyon at pamamahagi sa maraming industriya. Ang teknolohiya ng automation ay kadalasang ginagamit upang ipatupad ang mga sistemang ito, na maaaring maging lubhang kumplikado at magastos sa paggawa. Ang mga sumusunod na elemento ay kinakailangan upang lumikha ng isang mahusay na sistema ng kontrol:

• Isang mahusay na pag-unawa sa system na kinokontrol
• Ang kakayahang magdisenyo at magpatupad ng tamang uri ng control system
• Isang pakete ng mga karaniwang disenyo at diskarte na maaaring ilapat sa mga partikular na sitwasyon

Ang Mga Hakbang na Kasangkot sa Paglikha ng Control System

Ang proseso ng paglikha ng isang control system ay nagsasangkot ng mga sumusunod na hakbang:

• Pagdidisenyo ng istraktura ng system: Kabilang dito ang pagtukoy sa uri ng control system na kinakailangan at ang mga bahaging isasama
• Pagpapatupad ng system: Kabilang dito ang maingat na pagbuo ng system at pagpapatakbo ng mga pagsubok upang matiyak na ito ay gumagana nang tama
• Pagpapanatili ng system: Kabilang dito ang pagsubaybay sa pagganap ng system sa paglipas ng panahon at paggawa ng anumang mga kinakailangang pagbabago upang matiyak na ito ay patuloy na gumagana ng tama

Open-loop at closed-loop control: Ang pagkakaiba sa pagitan ng self-correction at fixed output

Ang mga open-loop na control system ay kilala rin bilang mga non-feedback na kontrol. Ang mga system na ito ay may nakapirming output na hindi na-adjust batay sa anumang input o feedback. Ang istraktura ng isang open-loop control system ay tipikal at may kasamang input, set point, at output. Ang input ay ang signal na ginagamit upang makagawa ng nais na output. Ang set point ay ang target na halaga para sa output. Ang output ay ang resulta ng proseso na tumatakbo.

Kasama sa mga halimbawa ng open-loop control system ang:

• Isang toaster: Ang pingga ay inilalagay sa "on" na bahagi, at ang mga coil ay pinainit sa isang nakapirming temperatura. Ang toaster ay nananatiling pinainit hanggang sa takdang oras, at ang toast ay lalabas.
• Isang cruise control sa isang sasakyan: Ang mga kontrol ay nakatakda upang mapanatili ang isang nakapirming bilis. Ang sistema ay hindi nagsasaayos batay sa pagbabago ng mga kondisyon, tulad ng mga burol o hangin.

Closed-loop control: Self-correction para sa pare-parehong output

Ang mga closed-loop control system, na kilala rin bilang feedback control system, ay may kakayahang mag-self-correct upang mapanatili ang isang pare-parehong output. Ang pagkakaiba sa pagitan ng isang open-loop at closed-loop system ay ang closed-loop system ay may kakayahang mag-self-correct habang ang open-loop system ay wala. Ang istraktura ng isang closed-loop control system ay katulad ng sa isang open-loop system, ngunit kabilang dito ang isang feedback loop. Ang feedback loop ay humahantong mula sa output hanggang sa input, na nagpapahintulot sa system na patuloy na subaybayan at ayusin batay sa pagbabago ng mga kondisyon.

Kasama sa mga halimbawa ng closed-loop control system ang:

• Pagkontrol sa temperatura sa isang silid: Inaayos ng system ang pag-init o paglamig batay sa temperatura sa silid upang mapanatili ang isang pare-parehong temperatura.
• Kontrol ng amplification sa isang sound system: Inaayos ng system ang amplification batay sa output upang mapanatili ang pare-parehong antas ng tunog.

Feedback Control Systems: Pagdadala ng Kontrol sa Susunod na Antas

How to strip wire fast

Share

Watch on

Ang mga feedback control system ay isang uri ng control system na gumagamit ng output ng isang proseso upang kontrolin ang input. Sa madaling salita, ang system ay tumatanggap ng signal mula sa prosesong kinokontrol at ginagamit ang signal na iyon upang ayusin ang input upang makamit ang nais na output.

Mga Diagram at Pangalan na Kaugnay ng Feedback Control Systems

Mayroong ilang mga diagram at pangalan na nauugnay sa mga feedback control system, kabilang ang:

• Mga block diagram: Ipinapakita nito ang mga bahagi ng feedback control system at kung paano sila konektado.
• Mga function ng paglilipat: Inilalarawan nito ang ugnayan sa pagitan ng input at output ng system.
• Mga closed-loop system: Ito ay mga feedback control system kung saan ang output ay ibinabalik sa input upang mapanatili ang nais na output.
• Mga open-loop system: Ito ay mga feedback control system kung saan ang output ay hindi ibinabalik sa input.

Logic Control: Pinasimple at Epektibong Control System

Ang logic control ay isang uri ng control system na gumagamit ng Boolean logic o iba pang lohikal na operasyon upang gumawa ng mga desisyon at kontrolin ang mga proseso. Ito ay isang pinasimple at epektibong sistema ng kontrol na malawakang ginagamit sa iba't ibang industriya, kabilang ang produksyon, pagmamanupaktura, at electrical engineering.

Paano Gumagana ang Logic Control?

Ang mga sistema ng kontrol ng lohika ay idinisenyo upang mahawakan ang iba't ibang mga input at makabuo ng nais na output. Ang pangunahing paraan ng operasyon ay ang mga sumusunod:

• Ang sistema ay tumatanggap ng isang input signal, na karaniwang nasa anyo ng isang de-koryenteng kasalukuyang.
• Ang input signal ay inihambing sa isang set na halaga o punto, na naka-imbak sa system.
• Kung tama ang input signal, magsasagawa ang system ng isang partikular na aksyon o lumipat sa isang partikular na setting.
• Kung mali ang input signal, patuloy na tatanggap ng input ang system hanggang sa maabot ang tamang halaga.

Mga Halimbawa ng Logic Control System

Ginagamit ang mga logic control system sa malawak na hanay ng mga application, kabilang ang:

• Mga ilaw ng trapiko: Gumagamit ang mga ilaw ng trapiko ng logic na kontrol upang lumipat sa pagitan ng pula, dilaw, at berdeng mga ilaw batay sa daloy ng trapiko.
• Mga robot na pang-industriya: Ang mga robot na pang-industriya ay gumagamit ng kontrol ng lohika upang magsagawa ng mga kumplikadong gawain, tulad ng welding, pagpipinta, at pagpupulong.
• Mga awtomatikong washing machine: Ang mga awtomatikong washing machine ay gumagamit ng logic control upang lumipat sa pagitan ng iba't ibang mga wash cycle at temperatura batay sa input ng user.

On-Off Control: Ang Pinakasimpleng Paraan para sa Pagkontrol ng Temperatura

Ang kontrol na On-Off ay dating ipinatupad gamit ang mga magkakaugnay na relay, cam timer, at switch na ginawa sa isang ladder sequence. Gayunpaman, sa pag-unlad ng teknolohiya, ang on-off na kontrol ay maaari na ngayong isagawa gamit ang mga microcontroller, dalubhasang programmable logic controllers, at iba pang mga electronic device.

Mga halimbawa ng On-Off Control

Ang ilang halimbawa ng mga produkto na gumagamit ng on-off na kontrol ay kinabibilangan ng:

• Mga domestic thermostat na nag-o-on ng heater kapag bumaba ang temperatura ng kuwarto sa ibaba ng gustong setting at pinapatay ito kapag nasa itaas ito.
• Mga refrigerator na nag-o-on ng compressor kapag ang temperatura sa loob ng refrigerator ay tumaas nang higit sa nais na temperatura at pinapatay ito kapag bumaba ito.
• Mga washing machine na gumagamit ng on-off na kontrol upang mag-trigger ng iba't ibang magkakaugnay na sequential operations.
• Mga pneumatic actuator na gumagamit ng on-off na kontrol upang mapanatili ang isang tiyak na antas ng presyon.

Mga Kalamangan at Kahinaan ng On-Off Control

Ang mga bentahe ng on-off na kontrol ay kinabibilangan ng:

• Ito ay simple at murang ipatupad.
• Ito ay madaling maunawaan at maisagawa.
• Maaari itong magamit sa iba't ibang uri ng makinarya at operasyon.

Ang mga kawalan ng on-off na kontrol ay kinabibilangan ng:

• Gumagawa ito ng mga biglaang pagbabago sa system, na maaaring magdulot ng mga negatibong epekto sa produkto o prosesong kinokontrol.
• Maaaring hindi nito mapanatili nang tumpak ang nais na setpoint, lalo na sa mga system na may malalaking thermal mass.
• Maaari itong magdulot ng pagkasira sa mga switch at relay ng kuryente, na humahantong sa madalas na pagpapalit.

Linear Control: Ang Sining ng Pagpapanatili ng Mga Ninanais na Output

Ang teorya ng linear control ay batay sa ilang mga prinsipyo na namamahala sa kung paano kumikilos ang mga linear control system. Kabilang sa mga prinsipyong ito ang:

• Ang prinsipyo ng pagwawalang-bahala sa mga hindi kanais-nais na epekto: Ipinapalagay ng prinsipyong ito na ang anumang hindi kanais-nais na mga epekto ng system ay maaaring balewalain.
• Ang prinsipyo ng additivity: Ang prinsipyong ito ay sumusunod sa konsepto na ang output ng isang linear system ay ang kabuuan ng mga output na ginawa ng bawat input na kumikilos nang nag-iisa.
• Ang prinsipyo ng superposisyon: Ipinapalagay ng prinsipyong ito na ang output ng isang linear system ay ang kabuuan ng mga output na ginawa ng bawat input na kumikilos nang nag-iisa.

Ang Nonlinear Case

Kung ang isang sistema ay hindi sumunod sa mga prinsipyo ng additivity at homogeneity, ito ay itinuturing na nonlinear. Sa kasong ito, ang pagtukoy sa equation ay karaniwang isang parisukat ng mga termino. Ang mga nonlinear system ay hindi kumikilos sa parehong paraan tulad ng mga linear system at nangangailangan ng iba't ibang paraan ng kontrol.

Ang Fuzzy Logic: Isang Dynamic na Control System

Ang fuzzy logic ay isang uri ng control system na gumagamit ng mga fuzzy set upang i-convert ang isang input signal sa isang output signal. Ito ay isang matematikal na istruktura na nagsusuri ng mga analog na halaga ng input sa mga tuntunin ng mga lohikal na variable na kumukuha ng tuluy-tuloy na mga halaga sa pagitan ng 0 at 1. Ang fuzzy logic ay isang dynamic na control system na maaaring humawak ng mga pagbabago sa input signal at ayusin ang output signal nang naaayon.

Mga Halimbawa ng Fuzzy Logic in Action

Ang fuzzy logic ay ginagamit sa maraming larangan upang magsagawa ng malawak na hanay ng mga gawain sa pagkontrol. Narito ang ilang halimbawa:

• Paggamot ng tubig: Ang fuzzy logic ay ginagamit upang kontrolin ang daloy ng tubig sa pamamagitan ng isang planta ng paggamot. Inaayos ng system ang rate ng daloy batay sa kasalukuyang estado ng tubig at ang nais na kalidad ng output.
• Mga HVAC system: Ang fuzzy logic ay ginagamit upang kontrolin ang temperatura at halumigmig sa isang gusali. Inaayos ng system ang temperatura at halumigmig batay sa kasalukuyang estado ng gusali at ang nais na antas ng kaginhawaan.
• Kontrol ng trapiko: Ang fuzzy logic ay ginagamit upang kontrolin ang daloy ng trapiko sa isang intersection. Inaayos ng system ang timing ng mga traffic light batay sa kasalukuyang kundisyon ng trapiko.

Konklusyon

Kaya, ang mga sistema ng kontrol ay ginagamit upang kontrolin ang mga proseso sa maraming industriya, at kinapapalooban ng mga ito ang pagdidisenyo, pagpapatupad, at pagpapanatili ng isang sistema na nagpapanatili ng pare-parehong output sa kabila ng mga pagbabago sa input. 

Hindi ka maaaring magkamali sa isang control system, kaya huwag matakot na gumamit ng isa sa iyong susunod na proyekto! Kaya, sige at kontrolin ang iyong mundo!

Ako si Joost Nusselder, ang nagtatag ng Tools Doctor, content marketer, at tatay. Gustung-gusto kong sumubok ng mga bagong kagamitan, at kasama ng aking team ay gumagawa ako ng mga malalalim na artikulo sa blog mula noong 2016 upang matulungan ang mga tapat na mambabasa sa mga tool at tip sa paggawa.