Lĩnh vực 12
Hệ thống điều khiển
Phản hồi giúp hệ thống bám sát mục tiêu
Hệ thống điều khiển đo xem máy đang làm gì, so sánh với điều máy cần làm và điều chỉnh lại, hết lần này đến lần khác. Nhờ phản hồi này, một căn phòng được giữ ở nhiệt độ phù hợp, hay một bồn chứa được giữ ở mực nước phù hợp.
Phù hợp với ai
Những người học thích đồ thị và tinh chỉnh, và bất kỳ ai từng thắc mắc bộ điều nhiệt giữ ấm căn phòng như thế nào.
Bạn sẽ học được gì
- Phản hồi là gì: đo, so sánh, điều chỉnh
- Cảm biến và bộ điều khiển phối hợp với nhau như thế nào
- Bộ điều khiển PI hoặc PID quyết định phản ứng mạnh đến mức nào
- Vì sao một hệ thống có thể bị vọt lố hoặc dao động, và cách làm cho nó ổn định trong phạm vi mô hình học tập
Ví dụ thí nghiệm
-
Giữ một bồn chứa ảo ở mực nước mục tiêu bằng cách điều khiển một chiếc van.
-
Tinh chỉnh bộ điều khiển và quan sát xem nhiệt độ có vọt lố quá mục tiêu hay không.
-
Tắt rồi bật phản hồi, và so sánh cách hệ thống hoạt động.
Những thứ bạn có thể chế tạo
-
Một bộ điều nhiệt cho nhà kính
-
Một bộ điều khiển mực nước cho bồn chứa
-
Một động cơ giữ tốc độ ổn định
Những ví dụ này cho thấy loại công việc trong lĩnh vực này. Các bài học khi được phát hành có thể khác.
Những gì mô phỏng đơn giản hóa
- Các hệ thống là mô hình học tập đơn giản hóa: chúng cho thấy ý tưởng của điều khiển, chứ không phải hoạt động chính xác của một cỗ máy thật.
- Cảm biến thật bị nhiễu và phản ứng chậm, còn máy móc thật có những giới hạn mà mô hình có thể bỏ qua.
Mọi mô phỏng đều đơn giản hóa thực tế. Hiểu mô phỏng đơn giản hóa như thế nào cũng là một phần của việc học kỹ thuật.
Liên hệ với các môn học ở trường
Toán học (đồ thị và tốc độ thay đổi), vật lý, tin học, công nghệ
Liên hệ với các lĩnh vực khác
Hệ thống điều khiển được xây dựng trên tự động hóa, cảm biến và mạch điện, và giúp robot, hệ thống sưởi và hệ thống cấp nước hoạt động ổn định.
Điều nên biết
Cơ thể bạn cũng dùng phản hồi: khi quá nóng, bạn đổ mồ hôi để hạ nhiệt, còn khi bị lạnh, bạn run lên để làm ấm cơ thể.