Đầu tiên hệ thống điều khiển được phát minh bởi “James Watt’s Flyball Governor” vào năm 17. Mục đích chính của thiết bị này là duy trì tốc độ động cơ không đổi bằng cách thay đổi nguồn cung cấp hơi nước cho động cơ. Hiện nay, hệ thống điều khiển đóng một vai trò thiết yếu trong hiện đại Công nghệ bởi vì những hệ thống này sẽ ảnh hưởng đến sự sống hàng ngày của chúng ta. Các ví dụ tốt nhất về hệ thống điều khiển là ô tô, máy điều hòa không khí, tủ lạnh, máy tính xách tay, v.v. Những hệ thống này được sử dụng trong các sản phẩm khác nhau của các ngành công nghiệp để kiểm soát chất lượng, hệ thống giao thông, robot, hệ thống vũ khí, công nghệ vũ trụ, v.v. và chúng cũng được sử dụng trong kỹ thuật / lĩnh vực phi kỹ thuật. Bài viết này thảo luận tổng quan về hệ thống điều khiển là gì và một trong những loại của nó là hệ thống điều khiển vòng hở.
Hệ thống điều khiển là gì?
Định nghĩa: Hệ thống điều khiển có thể được định nghĩa là đầu ra của hệ thống có thể được điều khiển bằng cách thay đổi đầu vào của nó. Vì vậy, hành vi của hệ thống có thể được thể hiện với sự trợ giúp của các phương trình vi phân. Vì vậy, đầu ra mong muốn có thể đạt được trong một hệ thống điều khiển thông qua việc quản lý, chỉ đạo hoặc chỉ huy hành vi của hệ thống. Hệ thống điều khiển được phân thành hai loại là hệ thống điều khiển vòng hở và hệ thống điều khiển vòng kín.
Hệ thống điều khiển vòng lặp mở là gì?
Sơ đồ khối hệ thống điều khiển vòng hở được hiển thị bên dưới. Trong sơ đồ sau, đầu vào có thể được cung cấp cho hệ thống điều khiển để có thể đạt được đầu ra theo yêu cầu. Tuy nhiên, đầu ra thu được này không thể được coi là sử dụng hệ thống này cho đầu vào tham chiếu bổ sung.
Trong hệ thống sau, nó bao gồm hai khối như bộ điều khiển cũng như quá trình được điều khiển. Nói chung, đầu vào được cung cấp cho hệ thống chủ yếu phụ thuộc vào đầu ra yêu cầu. Dựa trên đầu vào, tín hiệu điều khiển có thể được tạo ra thông qua bộ điều khiển. Tín hiệu này có thể được đưa cho bộ phận xử lý. Do đó, dựa trên tín hiệu điều khiển, quá trình xử lý thích hợp có thể được thực hiện để có thể đạt được đầu ra.
Hệ thống điều khiển vòng lặp mở
Trong hệ thống điều khiển vòng hở, không có đường dẫn phản hồi. Vì vậy, đây là lý do đầu vào trong hệ thống điều khiển vòng hở độc lập với đầu ra. Điều đáng chú ý ở đây là điều này thường tạo ra lỗi trong hệ thống vì không có cơ hội thay đổi đầu vào khi đầu ra minh họa sự khác biệt so với giá trị ước tính.
Ví dụ về hệ thống điều khiển vòng hở bao gồm những điều sau đây.
- Máy giặt tự động
- Máy pha cà phê hoặc trà
- Âm lượng trên hệ thống âm thanh nổi
- Máy sấy tay điện
- Máy nướng bánh mì
- Máy in phun
- Động cơ Servo / Động cơ Servo
- Bóng điện
- Máy sấy quần áo dựa trên bộ hẹn giờ
- Công tắc đèn
- TV điều khiển từ xa
- Vòi nước
- Hệ thống khóa cửa
Tính năng hệ thống điều khiển
Các tính năng của hệ thống này bao gồm những điều sau đây.
- Các tính năng của hệ thống điều khiển chủ yếu bao gồm, mối quan hệ toán học của bất kỳ hệ thống điều khiển nào phải rõ ràng giữa đầu vào cũng như đầu ra của hệ thống.
- Đối với hệ thống điều khiển tuyến tính, mối quan hệ giữa đầu vào cũng như đầu ra có thể được xác định thông qua tỷ lệ tuyến tính.
- Đối với hệ thống điều khiển phi tuyến tính, mối quan hệ giữa đầu vào và đầu ra có thể được biểu thị thông qua tỷ lệ tuyến tính.
Để có một hệ thống kiểm soát tốt, các yếu tố sau là cần thiết.
- Sự chính xác
- Dao động
- Nhạy cảm
- Tốc độ
- Tiếng ồn
- Băng thông
- Ổn định
Nét đặc trưng
Các đặc điểm của hệ thống điều khiển vòng hở là,
- Không có sự tương phản giữa giá trị thực và giá trị ưu tiên.
- Nó không có hành động kiểm soát giá trị đầu ra.
- Mọi cài đặt đầu vào quyết định vị trí hoạt động đã đặt cho bộ điều khiển.
- Những thay đổi trong điều kiện bên ngoài sẽ ảnh hưởng đến thay đổi trực tiếp đầu ra.
Ví dụ về Hệ thống Điều khiển Vòng lặp Mở
Chúng ta có thể quan sát giao thông bộ điều khiển ánh sáng tại các điểm giao cắt đường bộ khác nhau. Các tín hiệu được tạo ra thông qua hệ thống điều khiển phụ thuộc vào thời gian. Tại thời điểm thiết kế của bộ điều khiển, một thời gian nội bộ có thể được cung cấp cho bộ điều khiển.
Do đó, một khi người điều khiển đèn tín hiệu giao thông được cố định tại nơi đường giao nhau thì mọi tín hiệu có thể được hiển thị thông qua người điều khiển.
Ở đây hệ thống điều khiển không có gì để thực hiện bằng cách sử dụng đầu ra được tạo ra bởi vì nó không thể thay đổi đầu vào dựa trên lưu lượng ở đó ở bất kỳ phía nào. Sau một khoảng thời gian cố định nào đó, dựa trên đầu vào chủ yếu được tạo ra, hệ thống điều khiển tạo ra đầu ra.
Ở đây trong hệ thống điều khiển, trình tự thời gian có thể được cung cấp bởi các rơ le được sử dụng.
Vì vậy, nó chỉ ra rõ ràng rằng đầu vào sẽ độc lập với đầu ra được tạo.
Hãy xem xét hệ thống điều khiển được hiển thị bên dưới.
Chức năng chuyển
Hàm truyền của hệ thống điều khiển có thể được suy ra bằng cách sử dụng phương trình sau.
G (S) = Đầu ra / Đầu vào
Khi hàm truyền ở trên được xem xét riêng biệt cho mọi khối thì nó được đưa ra như sau.
Đối với khối đầu tiên G1 (S), hàm truyền là G1 (S) = Y1 / Yi
Đối với G2 (S) = Y2 / Y1
Đối với G3 (S) = Y0 / Y2
Vì vậy, tổng hàm truyền có thể được tính như
G1 x G2 x G3 = Y1 / Yi * Y2 / Y1 * Y0 / Y2
Vì vậy, lợi ích của vòng lặp mở có thể được tính như G = Yo / Yi
Vì vậy, việc sử dụng hệ thống điều khiển vòng mở quy định rằng người vận hành hệ thống đã sẵn sàng để xem xét sự khác biệt nhỏ nhất trong đầu ra so với giá trị ước tính.
Ưu điểm
Các lợi thế của hệ thống điều khiển vòng hở bao gồm những điều sau đây.
- Rất đơn giản và dễ dàng để thiết kế các loại hệ thống điều khiển.
- Chi phí thấp so với các hệ thống khác
- Bảo trì ít hơn
- Đầu ra ổn định
- Rất thích hợp để sử dụng
- Hoạt động thuận tiện
Nhược điểm
Những nhược điểm của hệ thống điều khiển vòng hở bao gồm những điều sau đây.
- Băng thông ít hơn.
- Không chính xác
- Hệ thống không phản hồi không đáng tin cậy khi đầu ra của chúng bị ảnh hưởng bởi một số nhiễu bên ngoài,
- Sự khác biệt đầu ra không thể tự động sửa chữa.
- Nó cần được hiệu chuẩn lại kịp thời.
- Các hệ thống kiểm soát này có nhiều lỗi hơn.
- Những thay đổi trong đầu ra ưu tiên có thể là ảnh hưởng của nhiễu.
- Thay đổi đầu ra có thể được thực hiện tự động
Các ứng dụng
Các ứng dụng của hệ thống điều khiển vòng hở bao gồm những điều sau đây.
- Nó được sử dụng trong hệ thống điều khiển đèn giao thông
- Que ngâm
- Điều khiển Tv từ xa,
- Máy giặt tự động,
- Máy sưởi trong phòng
- Mở cửa & đóng hệ thống tự động.
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về hệ thống điều khiển vòng hở . Trong loại hệ thống điều khiển này, không có ảnh hưởng đến việc điều khiển tín hiệu đầu vào. Chúng thường được gọi là hệ thống không phản hồi vì nó không bao gồm bất kỳ phản hồi nào để quyết định xem có đạt được kết quả đầu ra cần thiết hay không. Đây là một câu hỏi cho bạn, một hệ thống điều khiển vòng kín là gì?
