نمایش سیستم های کنترل — مجموعه مقالات جامع مجله فرادرس

در ادامه مجموعه مقالات جامع مجله فرادرس، در این مطلب، مجموعه مقالات مربوط به نمایش سیستم های کنترل را ارائه می‌کنیم.

اولین گام در طراحی سیستم‌های کنترل، شناخت کافی نسبت به سیستم، فرایند یا دستگاهی است که می‌خواهیم آن را کنترل کنیم. مدل‌ها، ابزار مناسبی برای رسیدن به این شناخت هستند و می‌توان آن‌ها را از قوانین فیزیکی یا داده‌های تجربی به‌دست آورد. اغلب مدل‌های ریاضی، از معادلات دیفرانسیل حاکم بر سیستم‌ها و براساس قوانین فیزیکی به‌دست می‌آیند. در آموزش نخست از مجموعه مقالات نمایش سیستم‌های کنترل، مفاهیم و روابطِ دو قالبِ متداول برای بیان مدل، یعنی مدل فضای حالت در حوزه زمان و تابع تبدیل در حوزه فرکانس بیان شده که توصیف مناسبی از مدل سیستم‌های دینامیکی را ارائه و تحلیل سیستم و طراحی کنترل‌کننده را تسهیل می‌کنند.

در آموزش بعدی، نحوه به‌دست آوردن تابع تبدیل و معادلات فضای حالت را در قالب مثال‌هایی ساده برای سیستم‌های مکانیکی و الکتریکی بررسی می‌کنیم. تعریف این مدل‌ها در نرم‌افزار رایج و کاربردی مهندسی کنترل، یعنی متلب، نیز در این آموزش بیان شده است.

سیستم‌های دنیای واقعی، رفتاری غیرخطی دارند. اما معمولاً تحلیل سیستم‌های غیرخطی نسبت به سیستم‌های خطی پیچیده‌تر است. از سوی دیگر، می‌توان یک معادله دیفرانسیل غیرخطی را برای تغییرات کوچک حول نقطه تعادل آن، با معادله دیفرانسیل خطی توصیف کرد. تقریب خطی، تحلیل و طراحی سیستم کنترل را آسان می‌کند و نتایج مناسبی دارد که به واقعیت نزدیک است. خطی‌سازی سیستم‌های غیرخطی، آموزش دیگری است که در این مجموعه مقالات قرار دارد.

نمودار بلوکی یا بلوک دیاگرام، یکی از ابزارهای مفید برای نمایش تصویری سیستم‌ها و به‌ویژه سیستم‌های کنترل است که رابطه علت و معلولی بین ورودی‌ها و خروجی‌ها را به‌خوبی نشان می‌دهد. گاهی سیستم‌ها پیچیده هستند و از زیرسیستم‌های دیگر تشکیل می‌شوند. به‌دلیل این پیچیدگی، ابتدا زیرسیستم‌ها را نمایش می‌دهند و سپس به یکدیگر متصل می‌کنند. با استفاده از نمودار بلوکی، می‌توان زیرسیستم‌ها را به‌سادگی نمایش داد و با ترکیب آن‌ها، نمایش سیستم اصلی را ارائه کرد و با ساده‌سازی آن، به تابع تبدیل کل سیستم دست یافت. یکی از آموزش‌های این مجموعه درباره نمودار بلوکی و ساده‌سازی آن است.

فیلم آموزش سیستم های کنترل خطی در فرادرس

کلیک کنید

در آموزش بعدی، درباره نمودار گذر سیگنال بحث شده است. اگر تعداد بلوک‌های سیستم زیاد باشد، ساده‌سازی نمودار بلوکی کاری دشوار است. نمودار گذر سیگنال یکی دیگر از ابزارهای مفید برای نمایش تصویری سیستم‌ها است که به‌جای ساده‌سازی، با استفاده فرمول بهره میسون می‌توان تابع تبدیل سیستم مرتبط با آن را به‌دست آورد. در یکی از آموزش‌های این مجموعه، فرمول بهره میسون و روش به‌دست آوردن آن در قالب یک مثال بیان شده است.

تبدیل لاپلاس یکی از ابزارهای ریاضی برای به‌دست آوردن توابع تبدیل از معادلات دیفرانسیل است. بنابراین، آموزش‌های مرتبط با تبدیل لاپلاس را نیز در این مجموعه گنجانده‌ایم که برای آشنایی بیشتر می‌توانید آن‌ها را مطالعه کنید.

برای مطالعه این آموزش‌ها به لینک‌های زیر مراجعه کنید:

• نمایش فضای حالت و تابع تبدیل سیستم‌های دینامیکی — به زبان ساده
• نمایش سیستم‌های دینامیکی با متلب — از صفر تا صد
• خطی‌سازی سیستم‌های غیرخطی — از صفر تا صد
• نمودار بلوکی — به زبان ساده
• نمودار گذر سیگنال — به زبان ساده
• فرمول بهره میسون — به زبان ساده
• تبدیل لاپلاس - به زبان ساده
• خواص تبدیل لاپلاس - به زبان ساده
• تقلب‌نامه (Cheat Sheet) تبدیل لاپلاس

در مجموعه مقالات جامع آینده مجله فرادرس، درباره مفاهیم و تحلیل و طراحی سیستم‌های کنترل بحث خواهیم کرد.

در صورتی که مباحث بیان‌شده برای شما مفید بوده و می‌خواهید درباره موضوعات مرتبط، مطالب بیشتری یاد بگیرید، پیشنهاد می‌کنیم به آموزش‌های زیر مراجعه کنید:

• مجموعه آموزش‌های دروس مهندسی کنترل
• مجموعه آموزش‌های مهندسی کنترل
• آموزش کنترل خطی با رویکرد حل مساله
• آموزش سیستم‌های کنترل خطی
• سیستم کنترل حلقه باز — به زبان ساده
• سیستم کنترل حلقه بسته — به زبان ساده
• آشنایی با ترانسفورماتورها — مجموعه مقالات جامع وبلاگ فرادرس
• تقویت کننده های الکترونیکی — مجموعه مقالات جامع وبلاگ فرادرس
• مکان هندسی ریشه ها (Root Locus) در مهندسی کنترل — به زبان ساده

^^