תחום 12
מערכות בקרה
לולאת משוב ששומרת על המערכת ביעד
מערכות בקרה מודדות מה מכונה עושה, משוות את זה למה שהיא אמורה לעשות ומתקנות, שוב ושוב. המשוב הזה שומר על טמפרטורה מתאימה בחדר או על מפלס מים מתאים במכל.
למי זה מתאים
לומדים שנהנים מגרפים ומכוונון עדין, וכל מי שתהה פעם איך תרמוסטט שומר על החום בחדר.
מה תלמדו
- מהו משוב: מדידה, השוואה, תיקון
- איך חיישנים ובקרים עובדים יחד
- איך בקר PI או בקר PID מחליט באיזו עוצמה להגיב
- למה מערכת עלולה לחרוג מעבר ליעד או להתנדנד, ואיך מייצבים אותה במסגרת המודל הלימודי
דוגמאות לניסויים
-
שמרו על מפלס המים הרצוי במכל וירטואלי בעזרת שליטה בשסתום.
-
כווננו בקר, ובדקו אם הטמפרטורה חורגת מעבר ליעד.
-
כבו את המשוב והפעילו אותו שוב, והשוו איך המערכת מתנהגת.
מה אפשר לבנות
-
תרמוסטט לחממה
-
בקר מפלס מים למכל
-
מנוע ששומר על מהירות קבועה
הדוגמאות האלה מראות את סוג העבודה בתחום הזה. השיעורים שיפורסמו בפועל עשויים להיות שונים.
מה ההדמיה מפשטת
- המערכות הן מודלים לימודיים מפושטים: הן מראות את רעיון הבקרה, ולא את ההתנהגות המדויקת של מכונה אמיתית.
- חיישנים אמיתיים איטיים ויש רעש בקריאות שלהם, ולמכונות אמיתיות יש מגבלות שמודל עשוי שלא לכלול.
כל הדמיה מפשטת את המציאות. ההבנה איך היא עושה זאת היא חלק מלימוד ההנדסה.
קשרים למקצועות הלימוד בבית הספר
מתמטיקה (גרפים וקצבים), פיזיקה, מדעי המחשב, טכנולוגיה
קשרים לתחומים אחרים
מערכות בקרה נשענות על אוטומציה, על חיישנים ועל מעגלים חשמליים, והן שומרות על יציבות של רובוטים, של מערכות חימום ושל מערכות מים.
טוב לדעת
גם הגוף שלכם משתמש במשוב: כשחם לכם מדי אתם מזיעים כדי להתקרר, וכשקר לכם אתם רועדים כדי להתחמם.