ด้านที่ 12
ระบบควบคุม
การป้อนกลับที่ทำให้ระบบอยู่ตรงตามเป้าหมาย
ระบบควบคุมวัดว่าเครื่องจักรกำลังทำอะไรอยู่ เปรียบเทียบกับสิ่งที่ควรทำ แล้วแก้ไข ซ้ำแล้วซ้ำเล่า การป้อนกลับนี้ช่วยรักษาอุณหภูมิของห้องหรือระดับน้ำในถังให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม
เหมาะกับใคร
ผู้เรียนที่ชอบกราฟและการปรับจูนอย่างละเอียด และทุกคนที่เคยสงสัยว่าเทอร์โมสตัทรักษาความอบอุ่นของห้องได้อย่างไร
สิ่งที่คุณจะได้เรียนรู้
- การป้อนกลับคืออะไร: วัด เปรียบเทียบ แก้ไข
- เซนเซอร์และตัวควบคุมทำงานร่วมกันอย่างไร
- ตัวควบคุมแบบ PI หรือ PID ตัดสินใจอย่างไรว่าจะตอบสนองแรงแค่ไหน
- ทำไมระบบจึงพุ่งเกินเป้าหมายหรือแกว่งได้ และจะทำให้ระบบนิ่งได้อย่างไรภายในแบบจำลองการเรียนรู้
ตัวอย่างการทดลอง
-
รักษาระดับน้ำในถังเสมือนให้อยู่ที่ระดับเป้าหมาย โดยควบคุมวาล์ว
-
ปรับจูนตัวควบคุม แล้วดูว่าอุณหภูมิพุ่งเกินเป้าหมายหรือไม่
-
ปิดและเปิดการป้อนกลับ แล้วเปรียบเทียบพฤติกรรมของระบบ
สิ่งที่คุณสร้างได้
-
เทอร์โมสตัทสำหรับเรือนกระจก
-
ตัวควบคุมระดับน้ำสำหรับถัง
-
มอเตอร์ที่รักษาความเร็วให้คงที่
ตัวอย่างเหล่านี้แสดงลักษณะงานในด้านนี้ บทเรียนที่เผยแพร่จริงอาจแตกต่างออกไป
สิ่งที่การจำลองทำให้ง่ายลง
- ระบบต่าง ๆ เป็นแบบจำลองการเรียนรู้อย่างง่าย ซึ่งแสดงแนวคิดของการควบคุม ไม่ใช่พฤติกรรมที่แน่นอนของเครื่องจักรจริง
- เซนเซอร์จริงมีสัญญาณรบกวนและตอบสนองช้า และเครื่องจักรจริงมีข้อจำกัดที่แบบจำลองอาจไม่ได้รวมไว้
การจำลองทุกแบบล้วนทำให้ความเป็นจริงง่ายลง การรู้ว่าง่ายลงอย่างไรก็เป็นส่วนหนึ่งของการเรียนรู้วิศวกรรม
เชื่อมโยงกับวิชาในโรงเรียน
คณิตศาสตร์ (กราฟและอัตรา) ฟิสิกส์ วิทยาการคอมพิวเตอร์ เทคโนโลยี
ความเชื่อมโยงกับด้านอื่น
ระบบควบคุมต่อยอดจากระบบอัตโนมัติ เซนเซอร์ และวงจรไฟฟ้า และช่วยให้หุ่นยนต์ ระบบทำความร้อน และระบบน้ำทำงานได้อย่างสม่ำเสมอ
น่ารู้
ร่างกายของคุณก็ใช้การป้อนกลับเหมือนกัน เมื่อร้อนเกินไป คุณจะเหงื่อออกเพื่อระบายความร้อน และเมื่อหนาว คุณจะตัวสั่นเพื่อให้ร่างกายอบอุ่นขึ้น