في مجال التكنولوجيا هناك أنظمة التحكم، التي تغطي إلى حد كبير تشغيل المعدات والأجهزة الكهربائية والإلكترونية ، تعرف على خصائصها والجوانب المهمة الأخرى في هذه المقالة.
أنظمة التحكم
هناك العديد من أنظمة التحكم التي يمكن إنشاؤها في شركات مختلفة مثل أنظمة الرقابة الإدارية ، أنظمة التحكم في الوصول للمنظمات و أنظمة التحكم الآلي ، يُنظر إلى أي من هذا النوع من أنظمة التحكم على أنه تحكم ومراقبة ، ويمكن القول إنها سلسلة من العناصر التي تولد إجراءات لتحقيق التحكم الفعال في العديد من الأنشطة.
تتمتع أنظمة التحكم بالقدرة على إدارة وإعطاء تعليمات دقيقة للتشغيل السليم للأنظمة الأخرى ، والتي تهدف إلى تقليل الأخطاء في العملية وتحقيق أفضل نتيجة.
تقوم أنظمة التحكم عمومًا بتنفيذ الأنشطة التي تحل محلها يد الإنسان ، والتي تنتج عند استخدامها أفضل النتائج وتحرر الإنسان من أداء مهام معينة.
ندعوك لقراءة مقال مثير للاهتمام يتعلق بالقضايا التكنولوجية مثل تحكم منطقي قابل للبرمجة.
في هذه الحالة المحددة ، سنتحدث عن أنظمة التحكم في المجال التكنولوجي ، وهي مصنفة إلى نوعين ، أحدهما لنظام الحلقة المغلقة والآخر لنظام الحلقة المفتوحة.
أهداف نظام التحكم
تتمثل الأهداف الرئيسية في نظام التحكم في تنفيذ نشاط ما ، خاصةً الذي تمت برمجته من أجله ، ومع ذلك ، يتم تحقيق الأهداف اعتمادًا على عقبة تنفيذ العمل ، فضلاً عن قدرة التحكم والبرمجة.
يمكن العثور على أهدافها الرئيسية في:
- مستقر وغير قابل للفساد وقوي في مواجهة الصعوبات وفشل النموذج.
- كفاءة وفقًا للمعايير المحددة مسبقًا ، مما يمنع الإجراءات المفاجئة وغير الطبيعية.
مستقر وغير قابل للفساد
هذا يعني أن البرمجة يجب أن تستند إلى الاستقرار ، مما لا يسمح لها بالتلف أو إعاقة أي فشل في البيانات ؛ يمكن أن تستسلم أنظمة التحكم المبرمجة بسهولة في أي وقت يحدث خطأ ، ولا تمتثل للنشاط المحدد.
فعالة
عندما تحل محل نشاط شخص ما ، فإن أهم شيء هو الكفاءة التي ينفذونها بها ، يجب أن يكون لديها القدرة على المعالجة بالمعايير التي تمت برمجتها مسبقًا ، مما يجعل من الصعب تنفيذ إدارة مفاجئة الذي يضر نتيجة العمل.
تصنيف أنظمة التحكم
يتم تصنيف أنظمة التحكم إلى فئتين رئيسيتين ، أنظمة الحلقة المفتوحة ، وأنظمة الحلقة المغلقة ، والتي ترتبط بإجراء التحكم في الإخراج في النظام المراد التحكم فيه.
تم العثور على تصنيف أنظمة التحكم بطريقتين أساسيتين: أنظمة الحلقة المفتوحة ، وأنظمة الحلقة المغلقة ، مرتبطة بنشاط معين للتحكم في المخرجات من خلال نظام يحتاج إلى التحكم فيه.
على الرغم من أن كلاهما لهما نفس الوظيفة ، إلا أن نظام الحلقة المفتوحة يختلف تمامًا عن استخدام نظام الحلقة المغلقة.
نظام التحكم في الحلقة المفتوحة
إنه نوع نظام التحكم حيث لا يمثل الإخراج صعوبة في النظام نفسه ، مما يعني أنه لا يتطلب تغذية راجعة من الإخراج حتى تتم إدارة عنصر التحكم للعمل بشكل صحيح.
سنذكر بعض الأمثلة على نظام التحكم في الحلقة المفتوحة هذا ، في حالة الغسالات الأوتوماتيكية ، يُلاحظ أنه يمكنهم تنفيذ دورات الغسيل مع الأخذ في الاعتبار وقتًا معينًا عن طريق التحكم في النظام.
العملية مؤهلة داخل حلقة مفتوحة ، ويمكن ملاحظة أنها تتطلب بيانات الإخراج ، وهي: تنظيف الملابس في نهاية الدورات.
وبالمثل ، يمكن ذكر مثال آخر ، مثل المحامص ، التي تتطلب قياس كمية الخبز المراد تحميصه حتى يعمل ، ومع ذلك ، فإنه لا يحتاج إلى كيفية التحميص المطلوب ، ولا يتم الحصول عليه إلا عن طريق قياس الوقت ..
ملامح
يتميز نظام التحكم في الحلقة المفتوحة بخصائص معينة مثل:
- سهولة الاستخدام ، تتميز هذه الأنظمة بأنها أسهل في التلاعب بها ، كما يتم تطبيق القليل من الحدس.
- ليست هناك حاجة إلى بيانات الإخراج ، مما يعني أنه من أجل إنهاء وظائفهم ، لا يأخذون في الاعتبار نتيجة النشاط ، فهم يكرسون أنفسهم فقط لتنفيذ الإجراء بطريقة جيدة ، وهذا يعني أنهم يأخذون بيانات الإدخال فقط دون أخذ في الاعتبار بحساب نتيجة الإخراج.
- ضعف أكبر للاضطرابات ، تكون أنظمة الحلقة المفتوحة أكثر هشاشة بشكل عام لأي فشل ، لأنها لا تملك القدرة على اكتشاف الأخطاء ، لأنها لا تقيس بيانات المخرجات في النشاط ، يمكن أن تحدث الاضطرابات جسديًا أو في برمجتها.
- احتمالية متغيرة للنجاح ، يمكن أن يكون لهذه الأنظمة احتمالية نجاح عالية أو منخفضة ، كل هذا يتوقف على البرمجة الجيدة ، في حالة وجود بنية قوية للنظام ، قد يكون لها نتيجة جيدة ، في الحالة المعاكسة بالطبع هناك ستكون أخطاء.
نظام التحكم في الحلقة المغلقة
ما يسمى بأنظمة التحكم ذات الحلقة المغلقة ، وظيفتها الرئيسية هي مقارنة القيمة المرغوبة مع القيمة التي يتم الحصول عليها ، والتي يتم الحصول عليها عن طريق قياس بيانات الإخراج ، مما يعني أن نوعًا من النظام لديه تحكم في التغذية الراجعة ، لذلك يتفاعل بطرق مختلفة ، اعتمادًا على النتائج.
تتمثل وظيفتها الأساسية في أنظمة التحكم في الحلقة المغلقة في مقارنة بيانات معينة بين البيانات التي يتم البحث عنها وتلك التي تم الحصول عليها ، ويتم الحصول على ذلك عن طريق حساب بيانات الإخراج ، مما يترجم إلى أنه نظام له نظام يستجيب لطلب ما ، لذلك تظهر النتيجة بطرق مختلفة.
تم إنشاء أنظمة التحكم ذات الحلقة المغلقة بهدف تقليل الأخطاء ، من أجل تحقيق أفضل النتائج.
في هذه الحالات ، يمكن ذكر بعض الأمثلة مثل السخانات التي تستخدم للتحكم في درجة حرارة الماء ، ولديها القدرة على القيام بالمهام ، ومع ذلك ، فإنها تتطلب أن يزودهم الإخراج ببعض المعلومات قبل التصرف ، في من أجل التقريب قدر الإمكان. ممكن لتحقيق نتائج جيدة.
ولكن في هذه الحالة يكون المستخدم هو من يتخذ القرار في حالة خروج الماء البارد أو الماء الساخن ، وبمجرد أن يتقرر استمرار نظام التحكم بالنشاط ، مع مراعاة ما هو مفضل.
بمجرد إنشاء حركة العوامة ، يمكن أن تنتج عائقًا أقل أو أكثر في تدفق الهواء أو الغاز ؛ يجب أن تأخذ المستشعرات في الاعتبار الحركات التي تقوم بها العوامة ، من أجل تنشيط نظام التحكم إلى حد كبير أو صغير في صمام الإغلاق ، والذي يفتح أكثر قليلاً عندما تقترب السعة القصوى من تحرير الضغط.
ملامح
في هذا المقطع يجدر ذكر خصائص نظام التحكم بالحلقة المغلقة وهي:
التعقيد ، عادةً ما يكون التصميم والبرمجة معقدًا ، مع التركيز على الأجهزة ، وكذلك البرامج ، مما يعني أنها أنظمة عالية الكفاءة ، ومع ذلك ، لا يزال من الصعب استخدامها من قبل الأشخاص عديمي الخبرة. أو لا يعرفون كيف هؤلاء يعملون.
عدد كبير من المعلمات ، قبل قدرتها على العمل ، من المهم أن تستوفي بعض الشروط المحددة ، لأنها تعتمد على اللحظة والمعايير التي يتم استيفائها ، ويتم تحقيق استجابة في الوقت المناسب ومقبولة.
هناك حاجة إلى بيانات الإخراج ، وبيانات المخرجات ضرورية حقًا لتتمكن من مقارنتها بالمعلومات التي تريد الحصول عليها من الإدخال ، في حالة عدم تحقيق بيانات الإخراج ، يظل نظام الحلقة المغلقة خاملاً حتى يتم الاستجابة المتوقعة تم الحصول عليها.
الاستقرار ، وهي أنظمة قوية ومستقرة ، وموضوع مقارنة البيانات قبل التصرف ، وتسمح لها بالتكيف بشكل جيد مع العوائق ، والاستجابة للتغيرات المختلفة في عملية تنفيذ النشاط.
أنواع أنظمة التحكم
فيما يتعلق بالحوسبة ، يوجد عدد من أنظمة التحكم ، نورد ما يلي أدناه:
صنع الإنسان
يظهر معظمها أنظمة كهربائية تحتوي على مكونات إلكترونية ، ويتم الاحتفاظ بها عمومًا في حالة التقاط مستمرة ، وهي مخصصة للبحث عن إشارات من النظام التي تخضع لنظام تحكم.
السمة من صنع الإنسان ، إلى حد كبير ، هي أنظمة كهربائية يعتمد إنشاؤها على مكونات إلكترونية ، وتكون دائمًا في حالة التقاط ، وتتمثل وظيفتها الرئيسية في البحث عن إشارات من الأنظمة التي تخضع لنظام التحكم..
طالما تمكنوا من استقبال الإشارات ، فإن تشغيلهم يواصل الإجراء دون صعوبات ، في حالة اكتشاف انحراف معين عن الإجراء الطبيعي ، يتم تنشيط المستشعرات لمحاولة استئناف المسار الذي كان لديهم سابقًا.
يمكن ذكر مثال على هذا النوع من أنظمة التحكم ، وهي منظمات الحرارة ، وتتمثل وظيفتها الرئيسية في التقاط إشارات درجة الحرارة ، بمجرد أن يتمكنوا من الحصول على درجة الحرارة ، تزداد بشكل كبير أو قد تنخفض عن النطاق المسموح به ، ثم التدفئة أو التبريد بدأت العملية لاستعادة التوازن الصحيح.
هناك أنظمة صنعها الإنسان مثل:
- بسبب السببية ، يمكن تعريفها على أنها: عارضة وغير عارضة ؛ في النظام غير الرسمي ، هناك علاقة سببية بين مخرجات ومدخلات النظام ، خاصة بين المخرجات والقيم القريبة من المدخلات.
- وفقًا لعدد مدخلات ومخرجات النظام ، يتم تحديدها من خلال سلوكها.
- من المدخلات والمخرجات أو SISO ، مما يعني: مدخل واحد ، خرج واحد.
- أيضًا بمدخل واحد والعديد من المخرجات أو SIMO ، مما يعني: مدخلات متعددة ، خرج واحد.
- مدخلات متعددة ومخرجات متعددة أو MIMO: مدخلات متعددة ومخرجات متعددة.
وفقًا للمعادلة التي تحدد النظام ، يتم تصورها على أنها:
- الخطية: إذا كانت المعادلة التفاضلية التي تصفها خطية ؛ وغير خطية إذا كانت المعادلة التفاضلية التي تصفها غير خطية.
إشارات أو متغيرات الأنظمة الديناميكية وظيفتها الأساسية هي الوقت ، ووفقًا لهذه الأنظمة:
- الوقت المستمر ، في حالة أن النموذج هو معادلة تفاضلية ، لذلك يعتبر قابلاً للقسمة ، يتم تعريف متغيرات الوقت المستمر على أنها تمثيلية.
- أيضًا للوقت المنفصل ، في حالة تحديد معلمات للنظام بواسطة معادلة فرق ، يتم تقسيم الوقت إلى فترات ذات قيمة ثابتة ؛ قيم المتغيرات رقمية: أنظمة ثنائية ، نظام سداسي عشري وغيرها ، قيمتها معروفة فقط في كل فترة.
- من الأحداث المنفصلة ، يحدث عندما يتطور النظام وفقًا للمتغيرات ، وتُعرف القيمة عند إنشاء حدث معين.
حسب الارتباط بين متغيرات الأنظمة يمكن القول:
- نظامان متصلان جيدًا ، بمجرد ربط متغيرات أحدهما بالنظام الآخر.
- وبالمثل ، لا يتم توصيل أو فصل نظامين ، عندما لا يكون لمتغيرات النظامين أي ارتباط ببعضهما البعض.
فيما يتعلق بوظيفة تقييم متغيرات النظام في الزمان والمكان ، يمكن القول إنها:
- ثابتة ، عندما تظل المتغيرات دائمة في الزمان والمكان.
- غير ثابتة ، عندما لا تبقى المتغيرات دائمة في الزمان أو المكان.
وفقًا للاستجابة التي تم الحصول عليها من النظام في قيمة المخرجات ، فيما يتعلق بتغير مدخلات النظام ، يمكن القول:
- يكون النظام مستقرًا عندما ، في حالة وجود أي إشارة إدخال مقيدة ، يتم إنشاء استجابة محدودة من الإخراج.
- كما يمكن أن يكون النظام غير مستقر عندما يكون هناك إدخال واحد على الأقل يولد استجابة محدودة من المخرجات.
في حالة مقارنة مدخلات ومخرجات النظام أم لا ، مما يسمح بالتحكم في الأخير ، يسمى النظام على النحو التالي:
- نظام الحلقة المفتوحة ، بمجرد التحكم في الإخراج ، لا يمكن مقارنته بقيمة الإشارة الناتجة عن الإدخال أو الإشارة المرجعية.
- بنفس الطريقة ، يكون نظام الحلقة المغلقة عندما يتم التحكم في الإخراج ، ويمكن مقارنته بالإشارة المرجعية ؛ يتم نقل إشارة الخرج مع إشارة الإدخال ، ويتم تعريفها على أنها إشارة تغذية مرتدة.
- لا يمكن مقارنة نظام الحلقة المفتوحة ، عند التحكم في الإخراج ، ببيانات الإشارة التي ينتجها الإدخال.
- يحدث الشيء نفسه مع نظام الحلقة المغلقة ، بمجرد التحكم في الإخراج ، يكون لديك خيار مقارنة إشارة البيانات ؛ ثم تتماشى إشارة الخرج مع إشارة الإدخال ، مما يعني أنها تصدر استجابة.
حسب إمكانية التنبؤ بسلوك نظام ما ، مما يعني استجابته ، يتم تصنيفها إلى:
- نظام حتمي ، عندما يكون أداؤه المستقبلي متوقعًا ضمن حدود التسامح.
- أيضًا النظام العشوائي ، في حالة استحالة التنبؤ بالأداء في المستقبل ، تُعرف متغيرات النظام باسم عشوائي.
طبيعي
يمكن تسمية الأنواع الطبيعية ، بما في ذلك الأنظمة البيولوجية ، كمثال على حركات جسم الإنسان ، والتي تشمل مكونات نظام التحكم البيولوجي مثل العين واليد والأصابع والذراع والدماغ للإنسان ، ويمكن ملاحظة أن تتم معالجة حركات الدخول والخروج.