Področje 12
Sistemi vodenja
Povratna zveza, ki sistem drži pri želeni vrednosti
Sistemi vodenja merijo, kaj stroj počne, to primerjajo s tem, kar bi moral početi, in ga popravljajo – znova in znova. Ta povratna zveza ohranja pravo temperaturo v sobi ali pravo gladino vode v rezervoarju.
Komu ustreza
Učencem, ki uživajo v grafih in natančnem nastavljanju, in vsem, ki so se kdaj spraševali, kako termostat ohranja sobo toplo.
Kaj se naučiš
- Kaj je povratna zveza: izmeri, primerjaj, popravi
- Kako senzorji in regulatorji delujejo skupaj
- Kako PI- ali PID-regulator odloči, kako močno naj se odzove
- Zakaj lahko sistem preseže želeno vrednost ali začne nihati in kako ga v okviru učnega modela umiriti
Primeri poskusov
-
Z uravnavanjem ventila ohranjaj vodo v virtualnem rezervoarju na želeni gladini.
-
Nastavi regulator in opazuj, ali temperatura preseže želeno vrednost.
-
Izklopi in vklopi povratno zvezo ter primerjaj, kako se sistem obnaša.
Kaj lahko zgradiš
-
Termostat za rastlinjak
-
Regulator gladine vode za rezervoar
-
Motor, ki ohranja stalno hitrost
Ti primeri kažejo, kakšno delo poteka na tem področju. Objavljene lekcije se lahko od njih razlikujejo.
Kaj simulacija poenostavi
- Sistemi so poenostavljeni učni modeli: prikazujejo zamisel vodenja, ne pa natančnega obnašanja pravega stroja.
- Pravi senzorji imajo šum in so počasni, pravi stroji pa imajo omejitve, ki jih model morda ne upošteva.
Vsaka simulacija poenostavi resničnost. Vedeti, kako to stori, je del učenja inženirstva.
Povezave s šolskimi predmeti
Matematika (grafi in hitrost spreminjanja), fizika, računalništvo, tehnika in tehnologija
Povezave z drugimi področji
Sistemi vodenja gradijo na avtomatizaciji, senzorjih in električnih vezjih ter skrbijo za stabilno delovanje robotov, ogrevanja in vodovodnih sistemov.
Dobro je vedeti
Tudi tvoje telo uporablja povratno zvezo: ko ti je prevroče, se potiš, da se ohladiš, ko te zebe, pa drgetaš, da se ogreješ.