ระบบควบคุม: ลักษณะ ประเภท และอื่นๆ

ในด้านเทคโนโลยีมี ระบบควบคุมซึ่งครอบคลุมถึงการทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เป็นส่วนใหญ่ เรียนรู้เกี่ยวกับคุณลักษณะและประเด็นสำคัญอื่นๆ ในบทความนี้

ระบบควบคุม

มีระบบควบคุมต่าง ๆ ซึ่งสามารถกำหนดได้ในบริษัทต่าง ๆ เช่น ระบบควบคุมการบริหาร ระบบควบคุมการเข้าออก ให้กับองค์กรและ ระบบควบคุมอัตโนมัติ, ระบบควบคุมประเภทใดประเภทหนึ่งเหล่านี้ถูกมองว่าเป็นการควบคุมและการเฝ้าติดตาม เรียกได้ว่าเป็นชุดขององค์ประกอบที่สร้างการดำเนินการเพื่อให้เกิดการควบคุมที่มีประสิทธิภาพในกิจกรรมต่างๆ มากมาย

ระบบควบคุมมีความสามารถในการจัดการและให้คำแนะนำที่แม่นยำสำหรับการทำงานที่เหมาะสมของระบบอื่นๆ ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อลดข้อผิดพลาดในกระบวนการและให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

ระบบควบคุมโดยทั่วไปดำเนินกิจกรรมที่ถูกแทนที่ด้วยมือมนุษย์ ซึ่งเมื่อใช้แล้วจะทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ดีที่สุดและช่วยให้มนุษย์ไม่ต้องปฏิบัติงานบางอย่าง

เราขอเชิญคุณอ่านบทความที่น่าสนใจเกี่ยวกับประเด็นทางเทคโนโลยีเช่น  ตัวควบคุมลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้

ในกรณีเฉพาะนี้ เราจะพูดถึงระบบควบคุมในด้านเทคโนโลยี ซึ่งแบ่งออกเป็น XNUMX ประเภท คือ ระบบวงปิดแบบหนึ่งและระบบวงเปิดแบบอื่น

วัตถุประสงค์ของระบบควบคุม

วัตถุประสงค์หลักในระบบควบคุมคือการดำเนินกิจกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการตั้งโปรแกรมไว้ อย่างไรก็ตาม วัตถุประสงค์จะบรรลุผลได้ขึ้นอยู่กับอุปสรรคในการดำเนินงาน เช่นเดียวกับความสามารถในการควบคุมและการเขียนโปรแกรม

วัตถุประสงค์หลักสามารถพบได้ใน:

• เสถียร ไม่เสียหาย และแข็งแกร่งเมื่อเผชิญกับปัญหาและความล้มเหลวของแบบจำลอง
• มีประสิทธิภาพตามเกณฑ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ป้องกันการกระทำกะทันหันและผิดปกติ

มั่นคงไม่เสื่อมคลาย

ซึ่งหมายความว่าการเขียนโปรแกรมต้องขึ้นอยู่กับความเสถียร ซึ่งไม่อนุญาตให้เกิดความเสียหายหรือขัดขวางจากความล้มเหลวในข้อมูล ระบบควบคุมที่ตั้งโปรแกรมไว้สามารถยกเลิกได้อย่างง่ายดายเมื่อเกิดข้อผิดพลาดขึ้น และไม่สอดคล้องกับกิจกรรมที่กำหนดไว้

มีประสิทธิภาพ

เมื่อมาแทนที่กิจกรรมของบุคคล เครื่องจักรเหล่านี้ สิ่งสำคัญที่สุดคือประสิทธิภาพในการดำเนินการ จะต้องมีความสามารถในการประมวลผลตามเกณฑ์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ล่วงหน้า ซึ่งทำให้ยากต่อการจัดการกะทันหัน ที่ทำให้ผลงานเสียหาย

การจำแนกประเภทของระบบควบคุม

ระบบควบคุมแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก คือ ระบบวงเปิด และระบบวงปิด ซึ่งเชื่อมโยงกับการกระทำของการควบคุมเอาต์พุตในระบบที่จะควบคุม

การจำแนกประเภทของระบบควบคุมพบได้ในสองวิธีที่สำคัญ: ระบบ open-loop และระบบ closed-loop เชื่อมโยงกับกิจกรรมการควบคุมเอาท์พุตเฉพาะผ่านระบบที่ต้องควบคุม

แม้ว่าทั้งสองจะมีฟังก์ชันเหมือนกัน แต่ระบบ open loop นั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากการใช้ระบบลูปปิด

ระบบควบคุมวงเปิด

เป็นประเภทของระบบควบคุมที่เอาต์พุตไม่ได้แสดงถึงความยากลำบากในตัวระบบ ซึ่งหมายความว่าไม่ต้องการผลตอบรับจากเอาต์พุตเพื่อให้การควบคุมสามารถจัดการให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง

เราจะพูดถึงตัวอย่างบางส่วนของระบบควบคุมแบบวงเปิดนี้ ในกรณีของเครื่องซักผ้าอัตโนมัติ จะสังเกตได้ว่าสามารถดำเนินการรอบการซักโดยพิจารณาจากช่วงเวลาหนึ่งโดยใช้การควบคุมระบบ

กระบวนการนี้ผ่านการรับรองภายใน open loop จะเห็นได้ว่าต้องการข้อมูลเอาต์พุต ได้แก่ การทำความสะอาดเสื้อผ้าเมื่อสิ้นสุดรอบ

ในทำนองเดียวกัน อาจกล่าวอีกตัวอย่างหนึ่งได้ เช่น เครื่องปิ้งขนมปัง ซึ่งต้องมีการวัดปริมาณขนมปังที่จะปิ้งจึงจะได้ผล อย่างไรก็ตาม ไม่ต้องการวิธีการปิ้งที่ต้องการ แต่ได้มาจากการวัดเวลาเท่านั้น . . .

คุณสมบัติ

ระบบควบคุมแบบวงเปิดนี้มีลักษณะเฉพาะบางอย่าง เช่น:

• ใช้งานง่าย ระบบเหล่านี้มีลักษณะพิเศษคือง่ายต่อการจัดการ และมีการใช้สัญชาตญาณเล็กน้อย
• ไม่จำเป็นต้องมีข้อมูลเอาท์พุต ซึ่งหมายความว่า ในการที่จะยุติการทำงานของพวกเขา พวกเขาไม่พิจารณาผลของกิจกรรม พวกเขาเพียงแต่อุทิศตนเพื่อบรรลุผลการดำเนินการในทางที่ดีเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าพวกเขารับเฉพาะข้อมูลที่ป้อนโดยไม่ทำ ในการนับผลลัพธ์
• ความอ่อนแอที่มากขึ้นต่อการรบกวน ระบบโอเพนลูปเหล่านี้มักจะเปราะบางมากกว่าเมื่อเกิดความล้มเหลวใดๆ เนื่องจากไม่มีความสามารถในการตรวจจับข้อผิดพลาด เนื่องจากไม่ได้วัดข้อมูลเอาต์พุตในกิจกรรม การรบกวนสามารถเกิดขึ้นได้ทางกายภาพหรือในการเขียนโปรแกรม
• ความน่าจะเป็นแบบแปรผันของความสำเร็จ ระบบเหล่านี้สามารถมีความน่าจะเป็นสูงหรือเท่ากับต่ำของความสำเร็จ ทั้งหมดขึ้นอยู่กับโปรแกรมที่ดี ในกรณีที่ระบบมีโครงสร้างที่แข็งแกร่งก็อาจมีผลลัพธ์ที่ดี ในทางตรงกันข้ามแน่นอนมี จะเกิดข้อผิดพลาด

ระบบควบคุมวงปิด

ระบบควบคุมวงปิดที่เรียกว่า หน้าที่หลักคือการเปรียบเทียบค่าที่ต้องการกับค่าที่ได้รับ ซึ่งได้มาจากการวัดข้อมูลขาออก ซึ่งหมายความว่าระบบชนิดหนึ่งที่มีการควบคุมป้อนกลับ มันจึงตอบสนองในรูปแบบต่างๆ ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์

ระบบควบคุมวงปิดมีหน้าที่หลักในการเปรียบเทียบข้อมูลบางอย่างระหว่างข้อมูลที่กำลังค้นหากับข้อมูลที่ได้รับ ซึ่งได้มาจากการคำนวณข้อมูลที่ส่งออกซึ่งแปลว่าเป็นระบบที่มีระบบที่ตอบสนองต่อคำขอ ดังนั้นผลลัพธ์จึงออกมาในรูปแบบต่างๆ

ระบบควบคุมแบบวงปิดเหล่านี้สร้างขึ้นโดยมีจุดประสงค์เพื่อลดข้อผิดพลาด เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด

ในกรณีเหล่านี้ สามารถยกตัวอย่างบางตัวอย่างได้ เช่น เครื่องทำความร้อนที่ใช้ควบคุมอุณหภูมิของน้ำ มีความสามารถในการทำงาน อย่างไรก็ตาม ต้องการให้เอาต์พุตให้ข้อมูลบางส่วนก่อนดำเนินการ ให้ใกล้เคียงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อผลลัพธ์ที่ดี

แต่ในกรณีนี้ ผู้ใช้คือผู้ที่ตัดสินใจว่าจะให้น้ำเย็นหรือน้ำร้อนออกมา เมื่อตัดสินใจได้แล้ว ระบบควบคุมจะทำงานต่อไปโดยพิจารณาจากสิ่งที่ต้องการ

เมื่อเกิดการเคลื่อนที่ของทุ่น ทุ่นจะทำให้เกิดสิ่งกีดขวางในการไหลของอากาศหรือก๊าซน้อยลงหรือมากขึ้น เซ็นเซอร์จำเป็นต้องคำนึงถึงการเคลื่อนไหวที่เกิดจากทุ่น เพื่อที่จะกระตุ้นระบบควบคุมบนวาล์วปิดในขอบเขตที่มากหรือน้อย ซึ่งจะเปิดขึ้นอีกเล็กน้อยเมื่อความจุสูงสุดใกล้จะปล่อยแรงดัน

คุณสมบัติ

ในส่วนนี้ ควรกล่าวถึงลักษณะของระบบควบคุมแบบวงปิด กล่าวคือ:

ความซับซ้อน โดยปกติการออกแบบและการเขียนโปรแกรมจะซับซ้อน โดยเน้นที่ฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ ซึ่งหมายความว่าเป็นระบบที่มีความสามารถสูง อย่างไรก็ตาม ก็ยังถือว่ายากต่อการใช้งานของผู้ที่ไม่มีประสบการณ์ หรือพวกเขาไม่รู้ พวกเขาทำงานอย่างไร

ก่อนความสามารถในการทำงาน พารามิเตอร์จำนวนมากจะต้องตรงตามเงื่อนไขเฉพาะ เนื่องจากขึ้นอยู่กับช่วงเวลาและพารามิเตอร์ที่ตรง การตอบสนองที่ทันท่วงทีและยอมรับได้จึงทำได้สำเร็จ

จำเป็นต้องมีข้อมูลเอาท์พุต ข้อมูลเอาท์พุตจำเป็นจริง ๆ เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบกับข้อมูลที่คุณต้องการรับจากอินพุท ในกรณีที่ข้อมูลเอาต์พุตไม่สำเร็จ ระบบลูปปิดจะยังคงว่างจนกว่าการตอบสนองที่คาดไว้ ได้รับ

ความเสถียร เป็นระบบที่แข็งแกร่งและเสถียร เรื่องของการเปรียบเทียบข้อมูลก่อนดำเนินการ ช่วยให้ปรับตัวเข้ากับสิ่งกีดขวางได้ดี และตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ในกระบวนการทำกิจกรรม

ประเภทของระบบควบคุม

ในแง่ของการคำนวณมีระบบควบคุมจำนวนหนึ่ง ๆ ดังต่อไปนี้:

มนุษย์สร้างขึ้น

ส่วนใหญ่จะเป็นระบบไฟฟ้าที่มีส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ในสถานะจับต่อเนื่อง ทำหน้าที่ค้นหาสัญญาณจากระบบที่อยู่ภายใต้รูปแบบการควบคุม.

ส่วนใหญ่ Stema ที่มนุษย์สร้างขึ้นนั้นเป็นระบบไฟฟ้าที่การสร้างขึ้นมาจากส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ พวกมันมักจะอยู่ในสถานะจับได้ หน้าที่หลักคือการค้นหาสัญญาณจากระบบที่อยู่ภายใต้รูปแบบการควบคุม.

ตราบใดที่พวกเขาสามารถรับสัญญาณได้ การทำงานของพวกเขาจะดำเนินต่อไปตามขั้นตอนโดยไม่มีปัญหา ในกรณีที่ตรวจพบการเบี่ยงเบนจากการทำงานปกติ เซ็นเซอร์จะถูกเปิดใช้งานเพื่อพยายามกลับสู่เส้นทางเดิม

ตัวอย่างของระบบควบคุมประเภทนี้อาจกล่าวได้คือ เทอร์โมสแตท ซึ่งมีหน้าที่หลักในการจับสัญญาณอุณหภูมิ เมื่อจัดการเพื่อให้ได้อุณหภูมิแล้ว อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างมากหรืออาจต่ำกว่าช่วงที่อนุญาต จากนั้นให้ความร้อนหรือความเย็น กระบวนการได้เริ่มต้นขึ้นเพื่อคืนสมดุลที่เหมาะสม

มีระบบที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น:

• เนื่องจากความเป็นเหตุเป็นผล จึงสามารถนิยามได้ว่า: ไม่เป็นทางการและไม่ไม่เป็นทางการ ในระบบทั่วไปจะมีการเชื่อมโยงเชิงสาเหตุระหว่างอินพุตและเอาต์พุตของระบบ โดยเฉพาะระหว่างเอาต์พุตกับค่าที่ใกล้เคียงกับอินพุต
• ตามจำนวนอินพุตและเอาต์พุตของระบบ พวกมันถูกกำหนดโดยพฤติกรรมของพวกเขา
• ของอินพุตและเอาต์พุตหรือ SISO ซึ่งหมายความว่า: อินพุตเดี่ยว, เอาต์พุตเดี่ยว
• ด้วยหนึ่งอินพุตและเอาต์พุตจำนวนมากหรือ SIMO ซึ่งหมายความว่า: อินพุตหลายรายการ, เอาต์พุตเดี่ยว
• อินพุตหลายรายการและหลายเอาต์พุตหรือ MIMO: อินพุตหลายรายการ, เอาต์พุตหลายรายการ

ตามสมการที่กำหนดระบบจะมีแนวคิดดังนี้

• เชิงเส้น: ถ้าสมการอนุพันธ์ที่อธิบายว่าเป็นเชิงเส้น และไม่เชิงเส้นถ้าสมการเชิงอนุพันธ์ที่อธิบายว่าไม่เป็นเชิงเส้น

สัญญาณหรือตัวแปรของระบบไดนามิก หน้าที่สำคัญของพวกมันคือเวลา และตามระบบเหล่านี้:

• เวลาต่อเนื่อง ในกรณีที่ตัวแบบเป็นสมการเชิงอนุพันธ์ ดังนั้นจึงถือว่าหารลงตัว ตัวแปรเวลาต่อเนื่องจะถูกกำหนดให้เป็นแบบแอนะล็อก
• นอกจากนี้ ของเวลาแบบไม่ต่อเนื่อง ในกรณีที่ระบบกำหนดพารามิเตอร์ด้วยสมการผลต่าง เวลาจะถูกแบ่งออกเป็นช่วงเวลาที่มีค่าคงที่ ค่าของตัวแปรเป็นแบบดิจิทัล: ระบบเลขฐานสอง เลขฐานสิบหก และอื่นๆ ค่าของตัวแปรจะทราบเฉพาะในแต่ละช่วงเวลาเท่านั้น
• ของเหตุการณ์ที่ไม่ต่อเนื่อง คือเมื่อระบบวิวัฒนาการตามตัวแปร และค่าจะทราบเมื่อมีการสร้างเหตุการณ์เฉพาะ

ตามความเชื่อมโยงระหว่างตัวแปรต่างๆ ของระบบ กล่าวได้ว่า:

• สองระบบเชื่อมต่อกันอย่างดี เมื่อตัวแปรของระบบใดระบบหนึ่งเชื่อมโยงกับอีกระบบหนึ่ง
• ในทำนองเดียวกัน ระบบทั้งสองไม่ได้เชื่อมต่อหรือแยกกัน เมื่อตัวแปรของทั้งสองระบบไม่มีการเชื่อมโยงกัน

เกี่ยวกับฟังก์ชันการประเมินตัวแปรของระบบในเวลาและพื้นที่ อาจกล่าวได้ดังนี้

• อยู่กับที่ เมื่อตัวแปรคงอยู่ถาวรในเวลาและพื้นที่
• ไม่คงที่เมื่อตัวแปรไม่คงอยู่ถาวรในเวลาหรือช่องว่าง

จากการตอบสนองที่ได้รับจากระบบในมูลค่าของผลลัพธ์ ที่สัมพันธ์กับความผันแปรของอินพุตของระบบ กล่าวได้ว่า:

• ระบบมีความเสถียรเมื่อในกรณีที่มีสัญญาณอินพุตแบบตัวคั่น การตอบสนองเอาต์พุตแบบตัวคั่นจะถูกสร้างขึ้น
• นอกจากนี้ ระบบอาจไม่เสถียรเมื่อมีอินพุตแบบมีขอบเขตอย่างน้อยหนึ่งรายการที่สร้างการตอบสนองแบบมีขอบเขตจากเอาต์พุต

ในกรณีที่อินพุตและเอาต์พุตของระบบมีการเปรียบเทียบหรือไม่ซึ่งช่วยให้ควบคุมหลังได้ระบบจะเรียกว่า:

• ระบบลูปเปิด เมื่อเอาต์พุตถูกควบคุมแล้ว จะไม่สามารถเทียบได้กับค่าของสัญญาณที่สร้างโดยอินพุตหรือสัญญาณอ้างอิง
• ในทำนองเดียวกัน ระบบวงปิดคือเมื่อเอาต์พุตที่จะควบคุมสามารถเปรียบเทียบได้กับสัญญาณอ้างอิง สัญญาณเอาท์พุตจะอยู่ในกลุ่มเดียวกับสัญญาณอินพุท ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นสัญญาณป้อนกลับ
• เมื่อควบคุมเอาต์พุตแล้ว ระบบโอเพนลูปไม่สามารถเปรียบเทียบกับข้อมูลของสัญญาณที่อินพุตสร้างได้
• สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นกับระบบลูปปิด เมื่อเอาต์พุตถูกควบคุมแล้ว คุณจะมีตัวเลือกในการเปรียบเทียบสัญญาณข้อมูล จากนั้นสัญญาณที่เอาต์พุตที่เอาต์พุตจะไปพร้อมกับสัญญาณอินพุต ซึ่งหมายความว่าเอาต์พุตนั้นตอบสนอง

ตามความเป็นไปได้ของการทำนายพฤติกรรมของระบบ ซึ่งหมายถึงการตอบสนองของระบบ พวกมันแบ่งออกเป็น:

• ระบบกำหนด เมื่อประสิทธิภาพในอนาคตสามารถคาดการณ์ได้ภายในขีดจำกัดความอดทน
• ระบบสุ่มในกรณีที่ไม่สามารถคาดการณ์ประสิทธิภาพในอนาคตได้ ตัวแปรระบบจะเรียกว่าสุ่ม

ธรรมชาติ

ที่เป็นธรรมชาติรวมทั้งระบบทางชีววิทยาสามารถตั้งชื่อเป็นตัวอย่างการเคลื่อนไหวของร่างกายของมนุษย์ซึ่งรวมถึงองค์ประกอบของระบบควบคุมทางชีวภาพเช่นตามือนิ้วแขนและสมองของมนุษย์สามารถสังเกตได้ว่า การเคลื่อนไหวเข้าและออกจะได้รับการประมวลผล