Sritis 12
Valdymo sistemos
Grįžtamasis ryšys, išlaikantis sistemą ties norima verte
Valdymo sistemos matuoja, ką daro mašina, palygina tai su tuo, ką ji turėtų daryti, ir pataiso – vėl ir vėl. Šis grįžtamasis ryšys palaiko tinkamą temperatūrą kambaryje arba tinkamą vandens lygį rezervuare.
Kam tinka
Besimokantiesiems, kurie mėgsta grafikus ir tikslų derinimą, ir visiems, kam kada nors buvo įdomu, kaip termostatas išlaiko kambaryje šilumą.
Ko išmoksi
- Kas yra grįžtamasis ryšys: išmatuok, palygink, pataisyk
- Kaip jutikliai ir reguliatoriai veikia kartu
- Kaip PI arba PID reguliatorius nusprendžia, kaip stipriai reaguoti
- Kodėl sistema gali peršokti tikslinę vertę ar svyruoti ir kaip mokomajame modelyje padaryti ją stabilią
Eksperimentų pavyzdžiai
-
Reguliuok vožtuvą ir palaikyk virtualiame rezervuare tikslinį vandens lygį.
-
Suderink reguliatorių ir stebėk, ar temperatūra peršoka tikslinę vertę.
-
Išjunk grįžtamąjį ryšį, tada vėl jį įjunk ir palygink, kaip elgiasi sistema.
Ką gali sukonstruoti
-
Šiltnamio termostatas
-
Rezervuaro vandens lygio reguliatorius
-
Variklis, palaikantis pastovų greitį
Šie pavyzdžiai parodo, kokio pobūdžio darbai atliekami šioje srityje. Paskelbtos pamokos gali skirtis.
Ką supaprastina modeliavimas
- Sistemos yra supaprastinti mokomieji modeliai: jos parodo valdymo idėją, o ne tikslų tikros mašinos elgesį.
- Tikrų jutiklių rodmenys triukšmingi ir vėluoja, o tikros mašinos turi apribojimų, kurių modelyje gali nebūti.
Kiekvienas modeliavimas supaprastina tikrovę. Žinoti, kaip jis tai daro, – inžinerijos mokymosi dalis.
Sąsajos su mokomaisiais dalykais
Matematika (grafikai ir kitimo sparta), fizika, informatika, technologijos
Sąsajos su kitomis sritimis
Valdymo sistemos remiasi automatika, jutikliais ir elektros grandinėmis; jos palaiko stabilų robotų, šildymo ir vandens sistemų veikimą.
Verta žinoti
Tavo kūnas irgi naudoja grįžtamąjį ryšį: kai tau per karšta, prakaituoji, kad atvėstum, o kai šalta – drebi, kad sušiltum.