Област 12
Системи за управление
Обратна връзка, която не позволява на системата да се отклони от целта
Системите за управление измерват какво прави машината, сравняват го с това, което трябва да прави, и я коригират — отново и отново. Тази обратна връзка поддържа подходяща температура в стаята или подходящо ниво на водата в резервоара.
За кого е подходяща
Ученици, които обичат графиките и фината настройка, и всеки, който се е чудил как термостатът поддържа стаята топла.
Какво ще научите
- Какво е обратна връзка: измерване, сравняване, коригиране
- Как сензорите и регулаторите работят заедно
- Как PI или PID регулаторът решава колко силно да реагира
- Защо системата може да надхвърли целта (пререгулиране) или да се колебае и как да я направите стабилна в рамките на учебния модел
Примерни експерименти
-
Поддържайте зададено ниво на водата във виртуален резервоар, като управлявате вентил.
-
Настройте регулатор и наблюдавайте дали температурата ще надхвърли зададената стойност.
-
Изключете обратната връзка, после я включете отново и сравнете как се държи системата.
Какво можете да построите
-
Термостат за оранжерия
-
Регулатор на нивото на водата в резервоар
-
Двигател, който поддържа постоянна скорост
Тези примери показват каква работа се върши в тази област. Публикуваните уроци може да се различават.
Какво опростява симулацията
- Системите са опростени учебни модели: те показват идеята за управление, а не точното поведение на истинска машина.
- Истинските сензори имат шум и реагират бавно, а истинските машини имат ограничения, които моделът може да не отчита.
Всяка симулация опростява действителността. Част от изучаването на инженерството е да разберете как точно я опростява.
Връзки с учебните предмети
Математика (графики и скорост на изменение), физика, информатика, технологии
Връзки с други области
Системите за управление се основават на автоматизацията, сензорите и електрическите вериги и осигуряват стабилната работа на роботите, отоплението и водоснабдителните системи.
Полезно е да знаете
И тялото ви използва обратна връзка: когато ви стане твърде топло, се потите, за да се охладите, а когато ви стане студено, треперите, за да се стоплите.