ระบบควบคุมวงเปิดคืออะไรและทำงานอย่างไร

ครั้งแรก ระบบควบคุม ถูกคิดค้นโดย“ James Watt’s Flyball Governor” ในปี 17 จุดประสงค์หลักของอุปกรณ์นี้คือการรักษาความเร็วรอบเครื่องยนต์ให้คงที่โดยการเปลี่ยนการจ่ายไอน้ำให้กับเครื่องยนต์ ในปัจจุบันระบบควบคุมมีบทบาทสำคัญในสมัยใหม่ เทคโนโลยี เพราะระบบเหล่านี้จะส่งผลต่อชีวิตประจำวันของเราหรือมากกว่านั้น ตัวอย่างที่ดีที่สุดของระบบควบคุม ได้แก่ รถยนต์เครื่องปรับอากาศตู้เย็นเครื่องตรวจจับ ฯลฯ ระบบเหล่านี้ใช้ในผลิตภัณฑ์ต่าง ๆ ของอุตสาหกรรมสำหรับการควบคุมคุณภาพระบบขนส่งหุ่นยนต์ระบบอาวุธเทคโนโลยีอวกาศ ฯลฯ และยังใช้ในงานวิศวกรรม / สาขาที่ไม่ใช่วิศวกรรม. บทความนี้กล่าวถึงภาพรวมของระบบควบคุมคืออะไรและระบบควบคุมแบบวงเปิด

ระบบควบคุมคืออะไร?

คำจำกัดความ: ระบบควบคุมสามารถกำหนดเป็นเอาต์พุตของระบบที่สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนอินพุต ดังนั้นพฤติกรรมของระบบสามารถแสดงได้ด้วยความช่วยเหลือของสมการเชิงอนุพันธ์ ดังนั้นผลลัพธ์ที่ต้องการสามารถทำได้ในระบบควบคุมผ่านการจัดการสั่งการหรือสั่งการพฤติกรรมของระบบ ระบบควบคุม แบ่งออกเป็นสองประเภท ได้แก่ ระบบควบคุมวงเปิดและระบบควบคุมวงปิด

Open-Loop Control System คืออะไร?

แผนภาพบล็อกระบบควบคุมวงเปิดแสดงอยู่ด้านล่าง ในแผนภาพต่อไปนี้สามารถกำหนดอินพุตให้กับระบบควบคุมเพื่อให้ได้เอาต์พุตที่ต้องการ อย่างไรก็ตามไม่สามารถพิจารณาเอาต์พุตที่ได้รับนี้โดยใช้ระบบนี้สำหรับอินพุตอ้างอิงเพิ่มเติม

ในระบบต่อไปนี้ประกอบด้วยสองบล็อกเช่นตัวควบคุมและกระบวนการควบคุม โดยทั่วไปอินพุตจะถูกกำหนดให้กับระบบส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับเอาต์พุตที่ต้องการ สัญญาณควบคุมสามารถสร้างขึ้นผ่านตัวควบคุม สัญญาณนี้ให้กับหน่วยประมวลผลได้ ดังนั้นตามสัญญาณควบคุมจึงสามารถดำเนินการประมวลผลที่เหมาะสมเพื่อให้สามารถบรรลุเอาต์พุตได้

เปิดระบบควบคุมลูป

ในระบบควบคุมวงเปิดไม่มีเส้นทางป้อนกลับ ดังนั้นนี่คือเหตุผลที่อินพุตในระบบควบคุมลูปเปิดไม่ขึ้นกับเอาต์พุต เป็นที่น่าสังเกตว่าสิ่งนี้มักก่อให้เกิดข้อผิดพลาดภายในระบบเนื่องจากไม่มีโอกาสเปลี่ยนแปลงอินพุตเมื่อเอาต์พุตแสดงความแตกต่างจากค่าโดยประมาณ

ตัวอย่างระบบควบคุมวงเปิด รวมสิ่งต่อไปนี้

• เครื่องซักผ้าอัตโนมัติ
• เครื่องชงกาแฟหรือชา
• ระดับเสียงของระบบสเตอริโอ
• เครื่องเป่ามือไฟฟ้า
• เครื่องปิ้งขนมปัง
• เครื่องพิมพ์อิงค์เจ็ท
• เซอร์โวมอเตอร์ / เซอร์โวมอเตอร์
• หลอดไฟฟ้า
• เครื่องอบผ้าตามตัวจับเวลา
• สวิตช์ไฟ
• โทรทัศน์ รีโมท
• ก๊อกน้ำ
• ระบบล็อคประตู

คุณสมบัติระบบควบคุม

คุณสมบัติของระบบนี้มีดังต่อไปนี้

• คุณสมบัติของระบบควบคุมส่วนใหญ่ประกอบด้วยความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์ของระบบควบคุมใด ๆ ที่ต้องชัดเจนระหว่างอินพุตและเอาต์พุตของระบบ
• สำหรับระบบควบคุมเชิงเส้นความสัมพันธ์ระหว่างอินพุตและเอาต์พุตสามารถระบุได้ผ่านสัดส่วนเชิงเส้น
• สำหรับระบบควบคุมที่ไม่ใช่เชิงเส้นความสัมพันธ์ระหว่างอินพุตและเอาต์พุตสามารถบ่งบอกได้ผ่านสัดส่วนเชิงเส้น

สำหรับระบบการควบคุมที่ดีจำเป็นต้องมีปัจจัยต่อไปนี้

• ความถูกต้อง
• การสั่น
• ความไว
• ความเร็ว
• เสียงรบกวน
• แบนด์วิดท์
• เสถียรภาพ

ลักษณะเฉพาะ

ลักษณะของระบบควบคุมวงเปิดคือ

• ไม่มีความแตกต่างระหว่างค่าจริงและค่าที่ต้องการ
• ไม่มีการควบคุมมูลค่าของเอาต์พุต
• ทุกการตั้งค่าอินพุตจะกำหนดตำแหน่งการทำงานที่ตั้งไว้สำหรับคอนโทรลเลอร์
• การเปลี่ยนแปลงภายในเงื่อนไขภายนอกจะส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงเอาต์พุตโดยตรง

ตัวอย่างระบบควบคุมวงเปิด

เราสามารถสังเกตการจราจร ตัวควบคุมแสง ที่ทางแยกต่างระดับ สัญญาณที่สร้างขึ้นผ่านระบบควบคุมขึ้นอยู่กับเวลา ในขณะออกแบบคอนโทรลเลอร์สามารถกำหนดเวลาภายในให้กับคอนโทรลเลอร์ได้
ดังนั้นเมื่อตัวควบคุมสัญญาณไฟจราจรได้รับการแก้ไขที่ทางข้ามหลังจากนั้นทุกสัญญาณจะสามารถแสดงผ่านคอนโทรลเลอร์ได้

ที่นี่ระบบควบคุมไม่มีอะไรให้ดำเนินการโดยใช้เอาต์พุตที่สร้างขึ้นเนื่องจากไม่สามารถเปลี่ยนอินพุตตามการรับส่งข้อมูลที่ด้านใด หลังจากช่องว่างของเวลาคงที่ตามอินพุตที่สร้างขึ้นเป็นหลักระบบควบคุมจะสร้างเอาต์พุต

ในระบบควบคุมลำดับเวลาสามารถจัดเตรียมโดยรีเลย์ที่ใช้

ดังนั้นจึงบ่งชี้อย่างชัดเจนว่าอินพุตจะยังคงเป็นอิสระสำหรับเอาต์พุตที่สร้างขึ้น

พิจารณาระบบควบคุมที่แสดงด้านล่าง

ฟังก์ชั่นการถ่ายโอน

ฟังก์ชันการถ่ายโอนของระบบควบคุมสามารถหาได้โดยใช้สมการต่อไปนี้

G (S) = เอาต์พุต / อินพุต

เมื่อฟังก์ชันการถ่ายโอนข้างต้นถูกพิจารณาแยกกันสำหรับทุกบล็อกจะได้รับดังต่อไปนี้

สำหรับบล็อกแรก G1 (S) ฟังก์ชันการถ่ายโอนคือ G1 (S) = Y1 / ยี่

สำหรับ G2 (S) = Y2 / Y1

สำหรับ G3 (S) = Y0 / Y2

ดังนั้นฟังก์ชันการถ่ายโอนทั้งหมดสามารถคำนวณได้เป็น

G1 x G2 x G3 = Y1 / ยี่ * Y2 / Y1 * Y0 / Y2

ดังนั้นจึงสามารถคำนวณกำไรของลูปเปิดได้เป็น G = โย่ / ยี่

ดังนั้นการใช้ระบบควบคุมวงเปิดจึงเป็นการระบุว่าผู้ควบคุมระบบพร้อมที่จะพิจารณาความแตกต่างน้อยที่สุดภายในผลลัพธ์จากค่าโดยประมาณ

ข้อดี

ข้อดีของระบบควบคุมวงเปิด รวมสิ่งต่อไปนี้

• ง่ายมากและง่ายต่อการออกแบบระบบควบคุมประเภทนี้
• ต้นทุนต่ำเมื่อเทียบกับระบบอื่น ๆ
• บำรุงรักษาน้อย
• เอาต์พุตมีเสถียรภาพ
• เหมาะมากที่จะใช้
• ใช้งานได้สะดวก

ข้อเสีย

ข้อเสียของระบบควบคุมวงเปิดมีดังต่อไปนี้

• แบนด์วิธก็น้อยลง
• ไม่ถูกต้อง
• ระบบที่ไม่ตอบกลับไม่สามารถเชื่อถือได้เมื่อเอาต์พุตได้รับอิทธิพลจากสิ่งรบกวนภายนอก
• ความแตกต่างของเอาต์พุตไม่สามารถแก้ไขได้โดยอัตโนมัติ
• ต้องมีการปรับเทียบใหม่ในเวลาที่เหมาะสม
• ระบบควบคุมเหล่านี้มีข้อผิดพลาดในแนวนอนมากขึ้น
• การเปลี่ยนแปลงภายในเอาต์พุตที่ต้องการอาจเป็นผลของการรบกวน
• การเปลี่ยนแปลงเอาต์พุตสามารถทำได้โดยอัตโนมัติ

การใช้งาน

แอปพลิเคชันของระบบควบคุมวงเปิดมีดังต่อไปนี้

• ใช้ในระบบควบคุมสัญญาณไฟจราจร
• ก้านแช่
• รีโมททีวี,
• เครื่องซักผ้าอัตโนมัติ,
• เครื่องทำความร้อนในห้องพัก
• เปิดประตู & ปิดระบบโดยอัตโนมัติ

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ ภาพรวมของระบบควบคุมวงเปิด . ในระบบควบคุมแบบนี้ไม่มีผลต่อการควบคุมสัญญาณอินพุต สิ่งเหล่านี้เรียกกันทั่วไปว่าระบบ nonfeedback เนื่องจากไม่มีการป้อนกลับใด ๆ เพื่อตัดสินใจว่าจะได้ผลลัพธ์ที่จำเป็น นี่คือคำถามสำหรับคุณระบบควบคุมวงปิดคืออะไร?