يقوم نظام التحكم بإدارة أو أوامر أو توجيه أو تنظيم سلوك الأجهزة أو الأنظمة الأخرى باستخدام حلقات التحكم. يمكن أن تتراوح من وحدة تحكم تدفئة منزلية واحدة باستخدام منظم حرارة يتحكم في سخان المنزل ، إلى أنظمة التحكم الصناعية الكبيرة المستخدمة للتحكم في العمليات أو الآلات.

للتحكم المضبوط باستمرار ، يتم استخدام جهاز التحكم في التغذية الراجعة للتحكم تلقائيًا في العملية أو العملية. يقارن نظام التحكم قيمة أو حالة متغير العملية الذي يتم التحكم فيه بالقيمة المطلوبة أو قيمة التحكم ، ويطبق الفرق كإشارة تحكم لجعل ناتج متغير عملية المنشأة مساويًا لقيمة التحكم.

بالنسبة للمنطق المتسلسل والتوافقي ، يتم استخدام منطق البرنامج (الخوارزمية) ، كما هو الحال في وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة.

التحكم في الحلقة المفتوحة والحلقة المغلقة[عدل]

هناك فئتان شائعتان من إجراءات التحكم: الحلقة المفتوحة والحلقة المغلقة. في نظام التحكم ذي الحلقة المفتوحة ، يكون إجراء التحكم من وحدة التحكم مستقلًا عن متغير العملية. مثال على ذلك هو الغلاية المركزية التي يتحكم فيها المؤقت فقط. إجراء التحكم هو تشغيل أو إيقاف تشغيل الغلاية. تمثل درجة الحرارة المتغير عملية. تعمل وحدة التحكم هذه على تشغيل نظام التدفئة لفترة زمنية محددة بغض النظر عن درجة حرارة المبنى.

في نظام التحكم ذي الحلقة المغلقة ، يعتمد إجراء التحكم في وحدة التحكم على متغير العملية المطلوب والفعلي. في حالة مشابهة للسخان ، يستخدم هذا النظام ترموستات لمراقبة درجة حرارة المبنى ، ويعيد إشارة للتأكد من أن خرج جهاز التحكم يحافظ على درجة حرارة المبنى قريبة من تلك المحددة في منظم الحرارة. تحتوي وحدة التحكم ذات الحلقة المغلقة على حلقة تغذية مرتدة تضمن قيام وحدة التحكم بإجراء تحكم لتعيين متغير العملية عند نفس القيمة المحددة. لهذا السبب ، تسمى أجهزة التحكم ذات الحلقة المغلقة أيضًا أجهزة التحكم في التغذية الراجعة.^[1]

أنظمة التحكم في التغذية الراجعة[عدل]

في حالة أنظمة التغذية المرتدة الخطية ، يتم ترتيب حلقة تحكم تشتمل على أجهزة استشعار وخوارزميات تحكم ومشغلات في محاولة لتنظيم متغير عند نقطة محددة. ومن الأمثلة اليومية على ذلك ؛ مثبت السرعة في السيارة على الطريق ، حيث تؤدي التأثيرات الخارجية مثل التلال إلى تغيرات في السرعة ، ويكون للسائق القدرة على تغيير السرعة المطلوبة بالضبط. تعيد خوارزمية التفاضل التفاضلي النسبي (PID) السرعة الفعلية إلى السرعة المرغوبة بالطريقة المثلى ، مع أدنى حد من التأخير أو التجاوز ، من خلال التحكم في خرج قدرة محرك السيارة.

تستخدم أنظمة التحكم ، والتي تتضمن استشعار بعض النتائج التي يحاولون تحقيقها ، التغذية الراجعة ويمكن أن تتكيف مع الظروف المختلفة إلى حد ما. لا تستخدم أنظمة التحكم ذات الحلقة المفتوحة التغذية الراجعة وتعمل فقط بطرق مرتبة مسبقًا.

التحكم المنطقي[عدل]

تاريخياً ، تم تنفيذ أنظمة التحكم المنطقي للآلات الصناعية والتجارية عن طريق المرحلات الكهربائية وأجهزة ضبط الوقت بالكاميرا المتصلة باستخدام التدرج المنطقي. اليوم ، تم بناء معظم هذه الأنظمة باستخدام ميكروكنترولر أو وحدات تحكم منطقية (PLC) متخصصة. لا يزال ترميز التدرج المنطقي قيد الاستخدام كطريقة برمجة لوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة.^[2]

قد تستجيب أجهزة التحكم المنطقية للمفاتيح وأجهزة الاستشعار ، ويمكن أن تسبب آلية لبدء وإيقاف العمليات المختلفة من خلال استخدام المشغلات. تستخدم وحدات التحكم المنطقية لتسلسل العمليات الميكانيكية في العديد من التطبيقات. ومن الأمثلة على ذلك ؛ المصاعد والغسالات والأنظمة الأخرى ذات العمليات المترابطة. قد ينتج عن نظام التحكم التلقائي المتسلسل سلسلة من المشغلات بالتسلسل الصحيح لأداء مهمة ما. على سبيل المثال ، قد تقوم محولات إشارة كهربائية وهوائية مختلفة بطي ولصق صندوق من الورق المقوى ، ثم تعبئته بالمنتج وإغلاقه في آلة تعبئة أوتوماتيكية.

يمكن كتابة PLCs القابلة للبرمجة بطرق مختلفة ؛ إما مع مخططات السلم أو المخططات الوظيفية الهرمية أو القوائم السردية.^[3]

تشغيل أو إيقاف التحكم[عدل]

يستخدم عنصر التحكم في التشغيل / الإيقاف وحدة التحكم في التغذية الراجعة التي تنتقل فجأة بين الحالتين. يمكن وصف ترموستات داخلي بسيط ثنائي المعدن بأنه متحكم يعمل أو لا يعمل. عندما تنخفض درجة الحرارة في الغرفة (متغير العملية) عن إعداد المستخدم (القيمة المحددة) ، يتم تشغيل السخان. ومن الأمثلة الأخرى على ذلك ؛ مفتاح ضغط ضاغط الهواء. عندما ينخفض ​​الضغط (متغير العملية) عن القيمة المحددة ، يتم توفير الطاقة للضاغط ويعمل. الثلاجات ومضخات التفريغ لها آليات مماثلة. يمكن أن تكون أنظمة التحكم في التشغيل / الإيقاف البسيطة مثل هذه رخيصة وفعالة.

التحكم الخطي[عدل]

تُستخدم أنظمة التحكم في التغذية الراجعة السلبية الخطية لإنتاج إشارة تحكم للحفاظ على متغير عملية متحكم فيه عند نقطة التحديد المرغوبة. هناك أنواع عديدة من أنظمة التحكم الخطية ذات القدرات المختلفة.

التحكم النسبي[عدل]

التحكم التناسبي هو نوع من نظام التحكم في التغذية الراجعة الخطية ، حيث يتم تطبيق التصحيح على المتغير الخاضع للرقابة الذي يتناسب مع الفرق بين القيمة المرغوبة والقيمة المحسوبة. هناك مثالان ميكانيكيان تقليديان هما صمام تعويم المرحاض ومحدد سرعة الطرد المركزي.

يعد نظام التحكم النسبي أكثر تعقيدًا من نظام التحكم في البداية أو الإيقاف ، ولكنه أبسط من نظام التحكم التفاضلي المتكامل النسبي المستخدم ، على سبيل المثال في نظام تثبيت السرعة في السيارة. يعمل التحكم أو إيقاف تشغيله مع الأنظمة التي لا تتطلب دقة أو استجابة عالية ، ولكنها غير فعالة للتصحيحات والاستجابات السريعة والموقوتة. يتجاوز التحكم التناسبي هذا عن طريق ضبط المتغير المعالج ، مثل صمام التحكم ، بمستوى كسب يتجنب عدم الاستقرار ، ولكنه يطبق التصحيح بأسرع ما يمكن عمليًا عن طريق تطبيق المقدار الأمثل من التصحيح النسبي.

أحد عيوب التحكم التناسبي هو أنه لا يمكن القضاء على الخطأ المتبقي من الفرق بين القيمة المطلوبة والقيمة المحسوبة ، لأنه يتطلب خطأ لتوليد مخرجات متناسبة. يمكن استخدام وحدة تحكم تفاضلية متكاملة تناسبية للتغلب على ذلك. تستخدم وحدة التحكم PID ارتباطًا نسبيًا لإزالة الخطأ الكلي ، وربطًا متكاملًا لإزالة خطأ الإزاحة المتبقية عن طريق دمج الخطأ بمرور الوقت.

في بعض الأنظمة توجد حدود عملية لنطاق المتغير الذي تتم معالجته. على سبيل المثال ، يحتوي السخان على حد لدرجة الحرارة التي يمكن أن ينتجها ، ويمكن للصمام فقط فتح كمية معينة. التعديلات على الكسب في هذه الأثناء تغير نطاق قيم الخطأ التي فوقها المتغير المعالج بين هذه الحدود. يُطلق على عرض هذا النطاق اسم النطاق النسبي ، بوحدات متغير الخطأ ، وبالتالي لمتغير العملية.

مثال على الفرن[عدل]

عند التحكم في درجة حرارة الفرن الصناعي ، من الأفضل عادةً التحكم في فتح صمام الوقود بشكل متناسب مع الاحتياجات الحالية للفرن. هذا يساعد على تجنب الصدمة الحرارية وتطبيق الحرارة بشكل أكثر فعالية.

عند الكسب المنخفض ، يتم تطبيق إجراء تصحيحي صغير فقط عند اكتشاف الأخطاء. قد يكون النظام آمنًا ومستقرًا ، ولكن قد يكون بطيئًا في الاستجابة للظروف المتغيرة. ستبقى الأخطاء غير مصححة لفترات طويلة نسبيًا وسيكون النظام رطبًا بشكل مفرط. في حالة زيادة الكسب النسبي ، تصبح هذه الأنظمة أكثر استجابة وتكون معالجة الأخطاء أسرع. توجد القيمة المثلى لإعداد الكسب عندما يُقال إن النظام العام قد تضاءل بشكل خطير. تؤدي الزيادات في كسب الإطار فوق هذه النقطة إلى تذبذبات في متغير العملية ويصبح مثل هذا النظام تحت الإخماد. يُعرف ضبط الكسب لتحقيق سلوك متناقض بشكل حاسم باسم ضبط نظام التحكم.

تحت التبريد ، يسخن الفرن بسرعة. بمجرد الوصول إلى نقطة الضبط ، فإن الحرارة المخزنة داخل النظام الفرعي للسخان وفي جدران الفرن ستحافظ على ارتفاع درجة الحرارة المحسوبة فوق المستوى المطلوب. بعد الارتفاع فوق نقطة التحديد ، تنخفض درجة الحرارة مرة أخرى ويتم استخدام الحرارة أخيرًا مرة أخرى. يسمح أي تأخير في إعادة تسخين النظام الفرعي للسخان بانخفاض درجة حرارة الفرن إلى ما دون نقطة التحديد وتكرار الدورة. تقلبات درجة الحرارة الناتجة عن نظام التحكم غير مرغوب فيها في أفران التبريد المنخفضة.

في نظام متضائل بشكل خطير ، مع اقتراب درجة الحرارة من نقطة التحديد ، تبدأ في تقليل مدخلات الحرارة ، ومعدل تسخين الفرن لديه وقت للتباطؤ ، ويتجنب النظام التجاوز. يتم أيضًا تجنب التجاوز في النظام الذي يخضع للقمع ولكن النظام بطيء بلا داع للوصول إلى نقطة التحديد مبدئيًا للاستجابة للتغييرات الخارجية في النظام ، مثل فتح باب الفرن.

مرجع[عدل]

• بوابة كهربائية
• بوابة الإلكترونيات
• بوابة الهندسة
• بوابة الكيمياء

كومنز صور وملفات لـ: نظام التحكم

تم الاسترجاع من «https://en.wikipedia.org/w/index.php؟title=control_system&oldid=60306248»