سیستم: به مجموعه ای از اجزا می گویندکه با هماهنگی یکدیگر هدفی خاص را دنبال می کنند.
اغتشاش(نویز): هر سیگنال ناخواسته که بر عملکرد خروجی سیستم اثر نامطلوب بگذارد.
اغتشاش دو نوع است:
- بیرونی( از بیرون سیستم ) :بطور مثال یک آنتن را در نظر بگیرید اثر باد بر روی آنتن را نویز بیرونی می گویند . و می توان بعنوان یک ورودی مدل سازی نمود.
- درونی:مثل نویز حرارتی . اگر بتوان از طریق محاسبات آماری آن را پیش بینی کرد برایش می توان یک جبران کننده طراحی نمود.
سیستم های دینامیکی:
در این سیستم ها مدت زمانی طول می کشد تا خروجی به ورودی پاسخ دهد .در واقع می توان گفت این سیستم ها حافظه دارند و انرژی هم در آنها ذخیره می شود.می دانیم خازن نمی تواند تغیرات ناگهانی ولتاژ داشته باشد پس مدت زمانی طول می کشد تا خازن شارژ شده و سپس به مدار پاسخ می دهد.
سیستم های کنترل صنعتی به دو نوع تقسیم می شوند.سرو مکانیسم و کنترل فرآیند.
سرو مکانیسم: یک سیستم کنترل فیدبک دار می باشد. خروجی این سیستم موقعیت ، سرعت یا شتاب است.که بیشتر با آنها آشنا می شویم.
فرآیند:عمل یا پیشرفت طبیعی متداوم با تعدادی تغییرات تدریجی که به گونه نسبتا"معینی در پی هم روی می دهند و به نتیجه خاصی می انجامد.
سیستم کنترل فرآیند:
سیستم تنظیم کننده خودکاری که خروجی اش متغیری نظیر دما ، فشار ، شار ، سطح مایع باشد ،سیستم کنترل فرآیند نام دارد.
کنترل فرآیند در صنعت کاربرد گسترده ای دارد . در چنین سیستم هایی اغلب از اعمال کنترل برنامه ریزی شده نظیر کنترل دمای کوره های حرارتی که در آنها دمای کوره بر اساس برنامه مشخصی کنترل می شود استفاده می کنند.
برنامه مشخص مثلا" می تواند به این صورت باشد که دمای کوره در مدت مفروضی تا دمای مشخصی افزایش یابد و سپس در مدت مفروض دیگری کاهش یابد و به دمای مشخص دیگری برسد.
در این نوع کنترل با برنامه نقطه مقرر, یا از پیش تعیین شده, بر اساس جدول زمانی معینی تغییر می کند. و کار کنترل کننده حفظ دمای کوره در نزدیکی نقطه مقرر متغیر است.
سیستم های کنترل فرآیند به دو صورت میباشد:
- سیستم های کنترل بسته ای BATCH CONTROL
عملیات پردازش بصورت مرحله به مرحله به بسته های مواد انجام می شود. مانند رب گوجه فرنگی
2.سیستم های کنترل پیوسته CONTINUOS CONTROL
عملیات پردازش بطور پیوسته بر مواد انجام می گیرد.
مقدمه ای بر سیستم های کنترل :
کنترل و اتوماسیون
در هر صنعتی اتوماسیون سبب بهبود تولید می گردد که این بهبود هم در کمیت ومیزان تولید موثر است و هم در کیفیت محصولات.هدف از اتوماسیون این است که بخشی از وظایف انسان در صنعت به تجهیزات خودکار واگذار گردد.بسیاری از کارخانه ها کارگران خود را برای کنترل تجهیزات می گمارند و کارهای اصلی را به عهده ماشین می گذارند. کارگران برای اینکه کنترل ماشینها را به نحو مناسب انجام دهند لازم است که شناخت کافی از فرایند کارخانه و ورودیهای لازم برای عملکرد صحیح ماشینها داشته باشند.یک سیستم کنترل باید قادر باشد فرایند را با دخالت اندک یا حتی بدون دخالت اپراتورها کنترل نماید.در یک سیستم اتوماتیک عملیات شروع،تنظیم و توقف فرایندبا توجه به متغیر های موجود توسط کنترل کننده سیستم انجام می گیرد.
مشخصات سیستمهای کنترل:
هر سیستم کنترل دارای سه بخش است:ورودی ،پردازش و خروجی . بخش ورودی وضعیت فرایندو ورودیهای کنترلی اپراتور را تعیین کرده ومی خواند بخش پردازش با توجه به ورودیها، پاسخهاو خروجیهای لازم را می سازدو بخش خروجی فرمانهای تولید شده را به فرایند اعمال می کند.در کارخانه غیر اتوماتیک بخش پردازش رااپراتورها انجام می دهند.
اپراتور با مشاهده وضعیت فرایند، به طور دستی فرامین لازم را به فرایند اعمال می کند.
ورودیها
در قسمت ورودیها،مبدلهای موجود در سیستم، کمیتهای فیزیکی را به سیگنالهای الکتریکی تبدیل می کند.در صنعت مبدلهای زیادی نظیر دما ،فشار،مکان،سرعت،
شتاب و غیره وجود دارند.خروجی یک مبدل ممکن است گسسته یا پیوسته باشد.
خروجیها
در یک کارخانه عملگرهایی وجود دارند که فرامین داده شده به آنها را به فرایند منتقل می کنند.پمپها، موتورهاو رله ها از جمله این عملگرها هستند.این وسایل فرامینی را که از بخش پردازش آمده است(این فرامین معمولا الکتریکی هستند)به کمیتهای فیزیکی دیگر تبدیل می کنند.مثلایک موتور،سیگنال الکتریکی را به حرکت دوار تبدیل می کند.ادوات خروجی نیز می توانندعملکرد گسسته ویا پیوسته داشته باشند.
پردازش
در یک فرایند غیر اتوماتیک اپراتورها با استفاده از دانش و تجربه خودوبا توجه به سیگنالهای ورودی،فرامین لازم را به فرایند اعمال می کنند.اما در یک سیستم اتوماتیک،قسمت پردازش کنترل که طراحان در آن قرار داده اند، فرامین کنترل را تولید می کنند.طرح کنترل به دو صورت ممکن است ایجاد شود.یکی کنترل سخت افزاری و دوم کنترل برنامه پذیر.
در یک سیستم با کنترل سخت افزاری،بعد ازنصب سیستم، طرح کنترل ثابت و غیر قابل تغییر است. اما در سیستمهای کنترل برنامه پذیر.طرح کنترلی در یک حافظه قرار داده می شود و هر گاه لازم باشد،بدون تغییر سخت افزار و فقط برنامه درون حافظه، طرح کنترل را می توان تغییر داد.
انواع فرایندهای صنعتی
در صنایع امروز طیف متنوعی از فرایندهای تولید وجود دارند.از نظر نوع عملیاتی که در فرایند انجام می شود،فرایند ها را می توان به سه گروه تقسیم کرد:
- تولید پیوسته
- تولید انبوه
- تولید اجزای جدا
سیستم کنترلی که برای یک فرایند بکار گرفته می شودباید با توجه به نوع آن باشد.
فرایند تولید پیوسته
در یک تولید پیوسته مواد در یک ردیف و بطور پیوسته وارد فرایند شده و در سمت دیگر،محصول تولیدی خارج می گردد. فرایند تولید، ممکن است در یک مدت طولانی به طور پیوسته در حال انجام باشد.تولید ورق فولاد نمونه ای از فرایند است. در خط تولید ورقه فولاد.بلوکهای گداخته فولاد ازبین چندین غلتک عبور می کند و تحت فشار قرار می گیرد.
در اثر فشار ضخامت قطعه فولاد رفته رفته کم شده و در انتهای خط تولید ورقه فولاد تولید می گردد. بسته به طول فولاد چندین دقیقه طول می کشد تا تولید یک ورقه،کامل گردد.
فرایند تولید انبوه
در چنین فرایندی میزان مشخصی از مواد اولیه وارد خط شده و پس ازطی مراحل تولید مقدار مشخصی محصول به وجود می آید.
فرایند تولید اقلام مجزا
در این نوع فرایند،هر محصول در طول خط تولید از قسمتهای مختلفی می گذردو در هر بخش، عملیات مختلفی روی آن انجام می گیرد. در هر قسمت ممکن است اجزایی به محصول اضافه شود تا در انتهای خط تولید، محصول کامل ساخته شود.
انواع کنترل:
1-کنترل خطی
کنترل خطی یکی از مدل‌های کنترلی است که بطور گسترده‌ای در مهندسی کنترل استفاده می‌گردد. دانشجویانی که در مهندسی کنترل تحصیل می‌کنند در ابتدا کنترل خطی را مطالعه می‌کنند.
پیش‌زمینه‌های مورد نیاز کنترل خطی، ریاضیات مقدماتی و تبدیل لاپلاس است. دانشجویان در این درس با تحلیل سیستم‌ها در حوزه زمان و حوزه فرکانس آشنا می‌شوند. مباحث اصلی کنترل خطی عبارت است از:
- تبدیل لاپلاس.
- نمایش سیستم های خطی.
- بررسی پایداری سیستمهای خطی از طریق ابزارهای: آرایه روث، جدول هرویتز، نمودار بدی، نمودارهای معیار پایداری نایکوئیست، نمودار نیکولز و مکان هندسی ریشه‌ها.
- طراحی سیستمهای کنترل پیش فاز، پس فاز و پیش پس فاز.
در این درس سیستمهای خطی و تغییر ناپذیر با زمان و خطی سازی سیستمهای غیر خطی تغییر ناپذیر با زمان بررسی می شود
2- کنترل دیجیتال
شامل 50 صفحه فایل word قابل ویرایش
دانلود گزارش آزمایشگاه کنترل فرآیند (عنوان آزمایش: کنترل دما)
