La théorie derrière les systèmes de contrôle et la façon dont ils contrôlent les moteurs et d'autres appareils est le fondement de tous les systèmes mécaniques modernes. En utilisant les mathématiques du système de contrôle et de la théorie, vous pouvez concevoir des systèmes qui font presque tout ce que vous voulez, à la granularité que vous désirez, dans la quantité de temps que vous désirez. la théorie du système de contrôle peut être largement divisé en deux grandes catégories: le contrôle en boucle ouverte et les commandes en boucle fermée.
Ouvrez Loop Control
le contrôle en boucle ouverte est de loin la plus simple des deux types de théorie du contrôle. Dans le contrôle en boucle ouverte, il y a une sorte de signal d'entrée (analogique ou numérique), qui passe ensuite à travers des amplificateurs pour produire la sortie correcte, et est ensuite passé sur le système. Ouvrez les contrôles de boucle ont pas de retour et nécessitent l'entrée pour revenir à zéro avant que la sortie sera de retour à zéro.
Closed Loop Control
Dans le contrôle en boucle fermée, le système est auto réglage. Les données ne circule pas dans un sens, il peut passer de retour d'un amplificateur spécifique (telles que la vitesse ou position) au début du système de contrôle, lui disant de s'ajuster en conséquence. De nombreux systèmes physiques sont fermés contrôle en boucle au plus bas niveau, tels que les systèmes masse-ressort-amortisseur, étant donné que les données sur la vitesse et la position actuelle de modifier la sortie (également la position) à taux constant.
Pièces générales des systèmes de commande
Boucle ouverte et les systèmes de commande à boucle fermée partagent la plupart de leurs éléments constitutifs. La première partie d'un système de contrôle est une entrée. Cela peut être analogique ou numérique, et peut en effet prendre presque toutes les formes imaginables. Certaines entrées exemple seraient position, la vitesse, la chaleur ou l'intensité de la lumière.
Une fois que l'entrée passe dans le démarrage du système, il subit une amplification de différents types. Les deux principaux types d'amplificateurs sont des fonctions de transfert et les gains. Les fonctions de transfert modifient l'entrée d'une certaine façon de le mettre dans un format désiré pour la sortie, et prennent généralement la forme de sortie (de la fonction de transfert) sur l'entrée (dans la fonction de transfert). Les gains, d'autre part, sont des multiplicateurs généralement plat pour augmenter ou diminuer la valeur du signal.
Les données quitte le système à travers la sortie, qui est le point de signal de fin. Suffisamment systèmes complexes peuvent être décomposés en entrées et sorties les plus simples, et vice versa. Par exemple, un système de contrôle très complexe avec de multiples gains, fonctions de transfert, et la rétroaction peut tout avoir simplifié à une fonction de transfert unique, mais il peut être plus difficile de comprendre la source de chaque section mathématique.
Enfin, certains systèmes de contrôle ont des perturbations, qui sont des données qui modifie ou altère le signal d'une manière non souhaitée et affecte le résultat en tant que telle. Les bons systèmes de contrôle cherchent à minimiser les perturbations et maintenir le signal d'entrée d'origine aussi pur que possible.
Retour d'information
systèmes de contrôle en boucle fermée ont également des commentaires. La rétroaction est des données qui est passé en arrière d'un point dans le système de contrôle à un autre point précédent dans le système de contrôle.
Exemple d'un système de contrôle
Régulateur de vitesse est un bon exemple d'un système de contrôle en boucle fermée. Avec régulateur de vitesse, il y a un signal d'entrée de vitesse souhaitée. Celle-ci passe à travers un nombre quelconque d'amplificateurs sous la forme de fonctions de transfert et les gains, et, enfin, délivre en sortie un signal indiquant que le moteur utilise pour modifier la puissance. Les perturbations de ce système pourraient inclure la vitesse du vent, des bosses sur la route, et d'autres choses semblables. Lorsque ceux-ci ralentissent la voiture ou l'accélérer, les données sont transmises à partir de la fin du système de contrôle sous la forme de données de vitesse au début, où il modifie le signal d'entrée de sorte qu'il peut ensuite correctement accélérer ou ralentir la voiture.
Un exemple connexe pour les contrôles en boucle ouverte serait un simple lien entre la pédale de gaz et le moteur de la voiture. Lorsque vous appuyez dessus, le moteur propulse la voiture vers l'avant, et cela ne se termine pas jusqu'à ce que vous supprimez le signal d'entrée (votre pied en appuyant sur la pédale de gaz).