نظرية التحكم: الفرق بين النسختين

[نسخة منشورة][مراجعة غير مفحوصة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
التمثيل البياني
سطر 8:
=== نظم التحكم المفتوحة ===
في نظم التحكم المفتوحة، يعمل المتحكم بشكل مستقل عن الخرج. وكمثال على ذلك، يمكننا أن نفترض غلاية كهربية تعمل فقط تحت تأثير عداد الزمن (بالإنجليزية: timer). في هذا النظام، تقوم الغلاية بتسخين النظام طالما لم يصل العداد إلى نهاية الزمن. وبالتالي يكون الدخل لهذا المتحكم هو مخرج العداد، والخرج للمتحكم هنا هو درجة حرارة الماء. تستمر الغلاية في التسخين حتى ولو وصلت درجة حرارة الماء إلى الغليان، طالما العداد لم يصل إلى نهايته. الشكل الموضح أدناه يوضح الغلاية الكهربية كمثال لنظام مفتوح:
[[ملف:نظام_تحكم_مفتوح.png|مركز]]
 
[[ملف:نظام تحكم مفتوح.png]]
 
في هذا النظام يكون المتحكم هو الغلاية، ودخل النظام هو قيمة العداد الزمني. أما الخرج فهو الفعل (تسخين أو  عدم التسخين). ودرجة حرارة الماء هي المتغير الذي يتم التحكم فيه.
السطر 15 ⟵ 14:
=== نظم التحكم المغلقة ===
في نظم التحكم المغلقة، يعتمد عمل التحكم على الخرج. وكمثال على ذلك، يمكننا أن نفترض أن الغلاية الكهربية التي قمنا بعرضها أعلاه تم تعديلها بحيث تحتوي على ثرموستات يراقب درجة الحرارة، وعندما تصل درجة حرارة الماء إلى الغليان، تقوم الغلاية بفصل نفسها أوتوماتيكيا، حتى ولو لم يصل العداد إلى نهايته. في هذه الحالة فإن الدخل للمتحكم هو الفرق بين درجة الحرارة المطلوبة (وتسمى Set Point) ودرجة الحرارة الحالية (وتسمى التغذية المرجعية Feedback). الفرق بين القيمتين يسمى الخطأ (error)، وهدف المتحكم هو محاولة تخفيض الخطأ لأقصى درجة. الشكل أدناه يوضح مثال الغلاية المعدلة كنظام تحكم مغلق:
[[ملف:نظام_تحكم_مغلق.png|مركز]]
 
[[ملف:نظام تحكم مغلق.png]]
 
في هذه الحالة فإن الدخل للمتحكم (الغلاية) هو الفرق بين القيمة المرجعية وقيمة التغذية المرتدة، وهو ما يسمى  بالخطأ. والخرج هنا هو عمل الغلاية (تسخين أو عدم تسخين) ويعتمد على قيمة الخطأ ونوع المتحكم. ودرجة حرارة الماء هو المتغير الذي يتم التحكم فيه ويتم قياسه من خلال وصلة التغذية المرتدة.
 
== التمثيل البياني لنظم التحكم ==
يتم استخدام رسومات الكتل (بالإنجليزية: block diagrams) أو [[رسمة تدفق الإشارة|رسم تدفق الإشارة]] (بالإنجليزية: signal flow graphs) لتمثيل نظم التحكم بيانايا
 
=== رسومات الكتل ===
وفيها يتم تمثيل كل مكون من مكونات النظام على شكل كتلة، ويتم الربط بين الكتل باستخدام الأسهم. يحمل كل سهم اسم متغير، ولكل كتلة سهم يعبر عن متغير الدخل input وسهم آخر يعبر عن متغير الخرج output. يمكن تمثيل نظام الغلاية المغلق الموضح أعلاه على شكل block diagram كما يلي (كمثال):
[[ملف:Block Diagram in Arabic.png|مركز]]
نلاحظ أنه تم تقسيم الغلاية إلى مكونين: المتحكم controller ومخرجه c دالة رياضية تعبر عن تشغيل المسخن heater أو إيقافه. أما ذراع التشغيل (بالإنجليزية: actuator) فهو يمثل المسخن heater نفسه. ويعمل ذراع التشغيل حسب خرج المتحكم، ويؤثر مباشرة في متغير الخرج y، والذي يمثل في هذه الحالة درجة حرارة المياه. أما المتغير x فهو يمثل درجة الحرارة التي نرغب في الوصول إليها (set point). والفرق بين x وy هو ما يسمى بالخطأ e وهو ما يؤثر على عمل المتحكم. في أنظمة أخرى ممكن أن يكون مثلا ذراع التشغيل هو ذراع يتحكم في محبس valve، ويعبر y وx عن تدفق المياه من خلال المحبس. ويقوم المتحكم بتحريك ذراع التشغيل لأعلى ولأسفل حسب إشارة الخطأ e، وعندها تمثل c مثلا قيمة القوة المؤثرة أو العزم المؤثر على الذراع، ويقوم بإيقاف حركة الذراع (بوضع c مساوية للصفر) إذا اقترب الخطأ من الصفر. نلاحظ أيضاً أن المتغيرات في الرسم كلها تعتمد على الزمن t.
 
=== رسم تدفق الإشارة ===
وفيها يتم تمثيل النظام على شكل عقد (بالإنجليزية: nodes) وفروع (بالإنجليزية: edges) تربط بينها. تمثل العقدة متغيرا، وتمثل الفروع معاملات خطية يتم ضربها في الفروع على حسب التدفق.
 
== متحكمات التناسب والتكامل والتفاضل - PID ==