Τομέας 12
Συστήματα ελέγχου
Ανάδραση που κρατά ένα σύστημα στον στόχο του
Τα συστήματα ελέγχου μετρούν τι κάνει μια μηχανή, το συγκρίνουν με αυτό που πρέπει να κάνει και τη διορθώνουν, ξανά και ξανά. Αυτή η ανάδραση κρατά ένα δωμάτιο στη σωστή θερμοκρασία ή μια δεξαμενή στη σωστή στάθμη νερού.
Σε ποιους ταιριάζει
Μαθητές που τους αρέσουν οι γραφικές παραστάσεις και οι λεπτές ρυθμίσεις, και όλοι όσοι έχουν αναρωτηθεί πώς ένας θερμοστάτης κρατά ένα δωμάτιο ζεστό.
Τι θα μάθετε
- Τι είναι η ανάδραση: μέτρηση, σύγκριση, διόρθωση
- Πώς συνεργάζονται οι αισθητήρες και οι ελεγκτές
- Πώς ένας ελεγκτής PI ή PID αποφασίζει πόσο έντονα να αντιδράσει
- Γιατί ένα σύστημα μπορεί να ξεπεράσει τον στόχο (υπερύψωση) ή να ταλαντώνεται και πώς να το κάνετε σταθερό μέσα στο εκπαιδευτικό μοντέλο
Παραδείγματα πειραμάτων
-
Κρατήστε μια εικονική δεξαμενή σε μια επιθυμητή στάθμη νερού ελέγχοντας μια βαλβίδα.
-
Ρυθμίστε έναν ελεγκτή και παρατηρήστε αν η θερμοκρασία ξεπερνά τον στόχο.
-
Απενεργοποιήστε και ενεργοποιήστε την ανάδραση και συγκρίνετε πώς συμπεριφέρεται το σύστημα.
Τι μπορείτε να κατασκευάσετε
-
Ένας θερμοστάτης για θερμοκήπιο
-
Ένας ελεγκτής στάθμης νερού για δεξαμενή
-
Ένας κινητήρας που διατηρεί σταθερή ταχύτητα
Αυτά τα παραδείγματα δείχνουν το είδος της δουλειάς σε αυτόν τον τομέα. Τα μαθήματα που δημοσιεύονται μπορεί να διαφέρουν.
Τι απλοποιεί η προσομοίωση
- Τα συστήματα είναι απλοποιημένα εκπαιδευτικά μοντέλα: δείχνουν την ιδέα του ελέγχου, όχι την ακριβή συμπεριφορά μιας πραγματικής μηχανής.
- Οι πραγματικοί αισθητήρες έχουν θόρυβο και είναι αργοί, και οι πραγματικές μηχανές έχουν όρια που ένα μοντέλο μπορεί να μην περιλαμβάνει.
Κάθε προσομοίωση απλοποιεί την πραγματικότητα. Το να ξέρετε με ποιον τρόπο το κάνει είναι μέρος της εκμάθησης της επιστήμης του μηχανικού.
Σύνδεση με σχολικά μαθήματα
Μαθηματικά (γραφικές παραστάσεις και ρυθμοί μεταβολής), φυσική, πληροφορική, τεχνολογία
Σύνδεση με άλλους τομείς
Τα συστήματα ελέγχου στηρίζονται στους αυτοματισμούς, στους αισθητήρες και στα ηλεκτρικά κυκλώματα και κρατούν σε σταθερή λειτουργία ρομπότ, συστήματα θέρμανσης και συστήματα νερού.
Καλό να ξέρετε
Και το σώμα σας χρησιμοποιεί ανάδραση: όταν ζεσταίνεστε πολύ, ιδρώνετε για να δροσιστείτε, και όταν κρυώνετε, τρέμετε για να ζεσταθείτε.