בתחום הטכנולוגיה יש מערכות בקרה, המכסים במידה רבה את פעולתם של ציוד ומכשירים חשמליים ואלקטרוניים, למדו על מאפייניהם והיבטים חשובים אחרים במאמר זה.
מערכות בקרה
ישנן מערכות בקרה שונות, אותן ניתן להקים בחברות שונות כגון מערכות בקרה מנהליות, מערכות בקרת כניסה לארגונים ו מערכות בקרה אוטומטיות, כל אחד ממערכות הבקרה מסוג זה נתפס כבקרה ומעקב, ניתן לומר כי מדובר בשורה של אלמנטים היוצרים פעולות להשגת שליטה אפקטיבית בפעילויות רבות.
למערכות הבקרה יש יכולת לנהל ולתת הוראות מדויקות לתפקודן התקין של מערכות אחרות, שמטרתן למזער טעויות בתהליך ולהפיק את התוצאה הטובה ביותר.
מערכות הבקרה מבצעות בדרך כלל פעילויות המוחלפות ביד האדם, אשר כאשר נעשה בהן שימוש מניב תוצאות אופטימליות ומשחרר את האדם מביצוע משימות מסוימות.
אנו מזמינים אתכם לקרוא מאמר מעניין הקשור לסוגיות טכנולוגיות כגון בקר לוגי לתכנות.
במקרה ספציפי זה נדבר על מערכות בקרה בתחום הטכנולוגי, הן מסווגות לשני סוגים, האחת ממערכת לולאה סגורה והשנייה של מערכת לולאה פתוחה.
מטרותיה של מערכת בקרה
המטרות העיקריות במערכת בקרה הן ביצוע פעילות, במיוחד עבורה היא תוכנתה, אולם המטרות מושגות בהתאם למכשול לביצוע העבודה, כמו גם ליכולת השליטה והתכנות.
את מטרותיה העיקריות ניתן למצוא ב:
- יציב, בלתי ניתן להשחתה וחזק לנוכח קשיים וכשלים במודל.
- יעיל על פי קריטריונים שנקבעו מראש, מונע פעולות פתאומיות וחריגות.
יציב ובלתי ניתן להשחתה
המשמעות היא שתכנות חייב להתבסס על יציבות, שאינה מאפשרת לה להיפגם או להיפגע מכשל כלשהו בנתונים; מערכות בקרה מתוכנתות יכולות לוותר בקלות בכל עת שתתרחש שגיאה, והן אינן תואמות את הפעילות שנקבעה.
יָעִיל
כאשר הם מחליפים את פעילותו של אדם, המכונות הללו הדבר המשמעותי ביותר הוא היעילות בה הן מבצעות אותה, עליה להיות בעלת יכולת עיבוד עם קריטריונים שתוכנתו מראש, מה שמקשה על ניהול פתאומי שפוגע בתוצאת העבודה.
סיווג מערכות בקרה
מערכות הבקרה מסווגות לשתי סוגים עיקריים, מערכות לולאה פתוחה ומערכות לולאה סגורה, המקושרות לפעולה של שליטה על התפוקה במערכת אותה יש לשלוט.
סיווג מערכות הבקרה נמצא בשתי דרכים חיוניות: מערכות לולאה פתוחה ומערכות לולאה סגורה, מקושרות לפעילות בקרת פלט ספציפית באמצעות מערכת שצריך לשלוט בה.
למרות שלשניהם יש אותה פונקציה, מערכת הלולאה הפתוחה שונה לחלוטין משימוש במערכת לולאה סגורה.
מערכת בקרת לולאה פתוחה
זהו סוג מערכת הבקרה שבה הפלט אינו מייצג קושי במערכת עצמה, מה שאומר שהיא אינה דורשת פידבק מהפלט כדי שהבקרה תנהל כראוי.
נזכיר כמה דוגמאות למערכת בקרת לולאה פתוחה זו, במקרה של מכונות כביסה אוטומטיות, ניתן לראות כי הן יכולות לבצע את מחזורי הכביסה בהתחשב בזמן מסוים באמצעות השליטה במערכת.
התהליך מוסמך בתוך לולאה פתוחה, ניתן לראות שהוא דורש נתוני פלט שהם: ניקוי הבגדים בסוף המחזורים.
באופן דומה, ניתן להזכיר דוגמה נוספת, כגון טוסטרים, הדורשים מדידת כמות הלחם שצריך כדי לקלוט אותו, אולם הוא אינו זקוק לאופן הרצויה של קלייה, הוא מתקבל רק על ידי מדידת זמן. ...
תכונות
למערכת בקרת לולאה פתוחה יש מאפיינים מסוימים מסוימים כגון:
- קלות שימוש, מערכות אלה מאופיינות בהיותן קלות יותר לתפעול, וגם מעט אינטואיציה מיושמת.
- אין צורך בנתוני פלט, מה שאומר שכדי לסיים את הפונקציות שלהם, הם אינם מתחשבים בתוצאת הפעילות, הם רק מתמסרים לביצוע הפעולה בצורה טובה, המשמעות היא שהם לוקחים את נתוני הקלט רק מבלי לקחת בחשבון סופרת את תוצאת הפלט.
- חולשה גדולה יותר להפרעות, מערכות הלולאה הפתוחה הן בדרך כלל שבירות יותר לכל כישלון, כיוון שאין להן יכולת לזהות שגיאות, מכיוון שהן אינן מודדות את נתוני הפלט בפעילות, הפרעות יכולות להתרחש פיזית או בתכנות שלהן.
- הסתברות משתנה להצלחה, מערכות אלו יכולות להיות בעלות סיכויי הצלחה נמוכים גבוהים או שווים, הכל תלוי בתכנות טוב, במקרה שלמערכת יש מבנה חזק, יתכן ותהיה לה תוצאה טובה, במקרה ההפוך כמובן שיש יהיו טעויות.
מערכת בקרת לולאה סגורה
מה שמכונה מערכות השליטה בלולאה סגורה, תפקידן העיקרי הוא להשוות ערך הרצוי לערך המתקבל, המתקבל על ידי מדידת נתוני הפלט, כלומר סוג של מערכת בעלת בקרת משוב, כך שהוא מגיב בדרכים שונות, בהתאם לתוצאות.
למערכות הבקרה של לולאה סגורה תפקידן העיקרי של השוואת נתונים מסוימים בין זה שחיפשו לבין זה המתקבל, זה מתקבל על ידי חישוב נתוני הפלט, מה שמתורגם כי מדובר במערכת שיש לה מערכת המגיבה לבקשה. , כך שהתוצאה מתבררת בדרכים שונות.
מערכות הבקרה בלולאה סגורה אלה נוצרו מתוך כוונה למזער טעויות, על מנת להשיג את התוצאות הטובות ביותר.
במקרים אלה, ניתן להזכיר כמה דוגמאות כגון תנורי החימום המשמשים לשליטה על טמפרטורת המים, יש להם את היכולת לבצע משימות, אולם הם דורשים שהפלט יספק להם מידע כלשהו לפני הפעולה, ב כדי להגיע לקירוב קרוב ככל האפשר. לתוצאות טובות.
אבל, במקרה זה, המשתמש הוא זה שמקבל את ההחלטה אם יוצאים מים קרים או מים חמים, לאחר שהוחלט שמערכת הבקרה תמשיך בפעילות, בהתחשב במה המועדף.
ברגע שנוצרת תנועת מצוף, היא יכולה לייצר פחות או יותר חסימה בזרימת האוויר או הגז; החיישנים צריכים לקחת בחשבון את התנועות של המצוף, על מנת להפעיל במידה רבה או קטנה את מערכת הבקרה על שסתום הסגירה, שנפתחת עוד קצת כאשר הקיבולת המרבית מתקרבת לשחרור הלחץ.
תכונות
בקטע זה ראוי להזכיר את המאפיינים של מערכת הבקרה בלולאה סגורה, כלומר:
מורכבות, בדרך כלל העיצוב והתכנות מסובכים, עם דגש על חומרה, כמו גם תוכנה, מה שאומר שהם מערכות מוכשרות ביותר, עם זאת, הם עדיין נחשבים לקשים לשימוש על ידי אנשים לא מנוסים. או שהם לא יודעים איך הם עובדים.
מספר רב של פרמטרים, לפני כושר העבודה שלהם, חשוב שהם יעמדו בכמה תנאים ספציפיים, כיוון שהם תלויים ברגע ובפרמטרים המתקיימים, מתקבלת תגובה בזמן ומקובל מאוד.
יש צורך בנתוני פלט, נתוני הפלט באמת נחוצים כדי להשוות אותם עם המידע שברצונך לקבל מהקלט, במידה ונתוני הפלט אינם מושגים, מערכת הלולאה הסגורה נשארת סרק עד שהתגובה הצפויה תתקבל התקבל.
יציבות, הן מערכות חזקות ויציבות, מושא השוואת הנתונים לפני הפעולה, מאפשרות להם להסתגל היטב לחסימות ולהגיב לווריאציות שונות בתהליך ביצוע הפעילות.
סוגי מערכות בקרה
בהיבט המחשוב ישנם מספר מערכות בקרה, להלן מוזכרים:
מעשה ידי אדם
לרוב יש מערכות חשמליות המכילות רכיבים אלקטרוניים, בדרך כלל הן נשמרות במצב לכידה מתמשך, הן מוקדשות לחיפוש אותות מהמערכת הנמצאות תחת תוכנית בקרה..
זרע מעשה ידי אדם, במידה רבה, הן מערכות חשמליות שיצירתן מבוססת על רכיבים אלקטרוניים, הן כמעט תמיד נמצאות במצב של לכידה, תפקידן העיקרי הוא לחפש אותות מהמערכות הנמצאות תחת תוכנית בקרה..
כל עוד הם מצליחים לקבל אותות, פעולתם ממשיכה את ההליך ללא קשיים, במידה וזוהה סטייה מסוימת מהפעולה הרגילה, מופעלים חיישנים כדי לנסות לחדש את המסלול שהיה להם בעבר.
ניתן להזכיר דוגמה למערכת בקרה מסוג זה, היא תרמוסטטים, שתפקידם העיקרי הוא ללכוד אותות טמפרטורה, ברגע שהם מצליחים להשיג את הטמפרטורה, היא עולה במידה ניכרת או שהיא עשויה לרדת מתחת לטווח המותר, ואז החימום או הקירור תהליך מתחיל להחזיר את האיזון הנכון.
יש מערכות שנוצרו על ידי האדם, כגון:
- בשל הסיבתיות שלהם, ניתן להגדירם כ: מזדמנים ולא מקריים; במערכת מזדמנת קיים קשר סיבתי בין התשומות והתפוקות של מערכת, במיוחד בין הפלט לערכים הקרובים לקלט.
- על פי מספר הכניסות והיציאות של המערכת, הן מוגדרות על ידי התנהגותן.
- של קלט ופלט או SISO, כלומר: קלט יחיד, פלט יחיד.
- גם עם כניסה אחת ויציאות רבות או SIMO, כלומר: קלט מרובה, פלט יחיד.
- כניסות מרובות ויציאות מרובות או MIMO: כניסה מרובה, יציאה מרובה.
על פי המשוואה המגדירה את המערכת, הם מושגים כ:
- לינארית: אם המשוואה הדיפרנציאלית המתארת אותה היא לינארית; ולא לינארית אם המשוואה הדיפרנציאלית המתארת אותה היא לא לינארית.
האותות או המשתנים של המערכות הדינאמיות תפקידם המהותי הם של זמן, ועל פי מערכות אלה:
- זמן רציף, במקרה שהמודל הוא משוואה דיפרנציאלית, ולכן הוא נחשב למתחלק, משתני זמן רציפים מוגדרים כאנלוגיים.
- גם של זמן בדיד, במקרה שהמערכת מתואמת על ידי משוואה להבדלים, הזמן מחולק לתקופות בעלות ערך קבוע; ערכי המשתנים הם דיגיטליים: מערכות בינאריות, הקסדצימלי ואחרים, ערכם ידוע רק בכל תקופה.
- באירועים נפרדים, זה כאשר המערכת מתפתחת בהתאם למשתנים, והערך ידוע כאשר נוצר אירוע ספציפי.
על פי הקשר בין משתני המערכות, ניתן לומר:
- שתי מערכות מחוברות היטב, ברגע שהמשתנים של אחת מהן מקושרות למערכת השנייה.
- באותו אופן, שתי מערכות אינן מחוברות או מנותקות, כאשר למשתנים של שתי המערכות אין קשר זה לזה.
לגבי הפונקציה של הערכת המשתנים של מערכת בזמן ובמרחב, ניתן לומר שהם:
- נייח, כאשר המשתנים נשארים קבועים בזמן ובמרחב.
- לא נייח, כאשר המשתנים אינם נשארים קבועים בזמן או במרחב.
על פי התגובה המתקבלת מהמערכת בערך הפלט, ביחס לשינוי הקלט של המערכת, ניתן לומר כי:
- המערכת יציבה כאשר במקרה של נוכחות כלשהי של קלט מופרד, נוצרת תגובת פלט מופרדת.
- כמו כן המערכת יכולה להיות לא יציבה כשיש לפחות קלט מוגבל אחד שיוצר תגובה מוגבלת מהפלט.
במקרה שהשוואת הכניסה והפלט של מערכת או לא, מה שמאפשר שליטה במערכת האחרונה, המערכת נקראת כך:
- מערכת לולאה פתוחה, לאחר שהפלט שיש לשלוט בו, אין זה ניתן להשוות לערך האות שנוצר על ידי קלט או אות ההתייחסות.
- באופן דומה, מערכת לולאה סגורה היא כאשר ניתן להשוות את הפלט שיש לשלוט בו עם אות ההתייחסות; אות הפלט נישא בחברה עם אות הכניסה, הוא מוגדר כאות משוב.
- לא ניתן להשוות את מערכת הלולאה הפתוחה, כאשר הפלט נשלט, עם נתוני האות שהקלט מייצר.
- אותו דבר קורה עם מערכת הלולאה הסגורה, ברגע שהפלט נשלט, יש לך אפשרות להשוות את אות הנתונים; אז אות הפלט עובר יחד עם אות הכניסה, מה שאומר שהוא פולט תגובה.
על פי האפשרות לחזות את התנהגות המערכת, כלומר את תגובתה, הם מסווגים ל:
- מערכת דטרמיניסטית, כאשר הביצועים העתידיים שלה ניתנים לחיזוי בתוך גבולות הסובלנות.
- גם מערכת סטוכסטית, במקרה שאי אפשר לחזות את הביצועים בעתיד, משתני המערכת ידועים כאקראיים.
טִבעִי
את הטבעיות, כולל מערכות ביולוגיות, ניתן למנות כדוגמא את תנועות הגוף של בני אדם, הכוללות רכיבים של מערכת הבקרה הביולוגית כגון העיניים, היד, האצבע, הזרוע והמוח של האדם, ניתן להבחין כי תנועות הכניסה והיציאה מעובדות.