Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Συστήματα Αυτόματου Ελέγχου Ενότητα: Περί Ανάδρασης Aναστασία Βελώνη Τμήμα Η.Υ.Σ

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί ενότητας 1. Να κατανοήσετε σε βάθος και να μπορείτε να εφαρμόσετε τις κλασικές μεθόδους ανάλυσης και σχεδίασης συστημάτων αυτομάτου έλεγχου. 2. Να μοντελοποιήσετε απλά φυσικά συστήματα με χρήση μαθηματικών εργαλείων. 3. Να χρησιμοποιήσετε σύγχρονα εργαλεία περιγραφής, ανάλυσης και σχεδίασης Σ.Α.Ε (Matlab, Simulink, Ctrllab, Comprehensive Control (CC), Simapp, Scilab, Xcos (πρώην Scicos), Simview, Labview, Pcusim) 4. Να αποσαφηνίσετε την αξία διαφόρων μαθηματικών εργαλείων στην ανάπτυξη Σ.Α.Ε. 5. Να αποκτήσετε τις βάσεις για την ενασχόληση σας με τον Αυτόματο Έλεγχο σε ερευνητικό επίπεδο. 4

5 Περιεχόμενα ενότητας Ανάλυση συστημάτων στο χώρο των κατάστασης: Λύση των εξισώσεων κατάστασης. Παρατηρησιμότητα και Ελεγξιμότητα. Κλασικές μέθοδοι σχεδίασης Σ.Α.Ε.: (Σχεδίαση με PID, Σχεδίαση με δίκτυα προήγησης φάσης, καθυστέρησης φάσης και καθυστέρησης-προήγησης φάσης). Εισαγωγή στα ΨΗΦΙΑΚΑ Σ.Α.Ε 5

6 ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΓΙΑ ΤΑ ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ Σ.Α.Ε 6

7 ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΓΙΑ ΤΑ ΨΗΦΙΑΚΑ Σ.Α.Ε 7

8 Συστήματα αυτομάτου ελέγχου ΕΙΣΑΓΩΓΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ 8

9 Ανάδραση Η ΜΑΓΕΙΑ ΤΗΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗΣ ( FEEDBACK ) 9

10 Βασικές έννοιες ΣΥΣΤΗΜΑ «ΕΙΣΟΔΟΣ» - «ΕΞΟΔΟΣ» «Σύστημα»: Μια διάταξη συνιστωσών σχεδιασμένη να παράγει μια συγκεκριμένη δράση. x t y t system(s) X s Y s Χ = Input Signal = «Είσοδος» = Αιτία = «Διέγερση» Υ = Output Signal = «Έξοδος» = Αποτέλεσμα = «Απόκριση» = «Συμπεριφορά του συστήματος» S = μαθηματικό μοντέλο που συνδέει «είσοδο» με «έξοδο» 10

11 Δυναμική Απόκριση 11

12 Αυτόματος έλεγχος: η «μαγεία» της ανάδρασης «ΑΙΤΗΜΑ»: Να κάνουμε το σύστημα να συμπεριφέρεται αυτόματα όπως εμείς (δηλ. ο σχεδιαστής η/και ο χρηστής) επιθυμούμε Πράγμα που συνήθως σημαίνει ΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΝΑ ΚΡΑΤΑ ΤΗΝ ΕΞΟΔΟ ΤΟΥ ΣΤΑΘΕΡΗ......Παρά την ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΔΙΑΤΑΡΑΧΩΝ (αγνώστων ως προς το μέγεθος και την χρονική στιγμή που θα συμβούν) και ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΕΩΝ ΣΤΙΣ ΤΙΜΕΣ ΤΩΝ ΣΥΝΙΣΤΩΣΩΝ ΤΟΥ. 12

13 Βασικά στοιχεία ενός Σ.Α.Ε Σύστημα - Plant Ελεγχόμενη μεταβλητή - Controlled Variable Επιθυμητή έξοδος - Expected Output Ελεγκτής - Controller Επενεργητής - Actuator Αισθητήρια - Sensors Διαταραχή Disturbance 13

14 Θόρυβοι και Διαταραχές Σε ένα πραγματικό σύστημα αυτομάτου ελέγχου υπεισέρχονται θόρυβοι και διαταραχές 1. Θόρυβοι 2. Διαταραχές Σήματα σχετικά υψηλής συχνότητας Προέρχονται από τις Ηλεκτρονικές βαθμίδες σήματος και ισχύος Σήματα σχετικά χαμηλής συχνότητας Προέρχονται από μεταβολές του φορτίου του φυσικού συστήματος 14

15 Τι επιβάλλεται Η Απόρριψη των διαταραχών Η Καταστολή θορύβου 15

16 OPEN LOOP vs CLOSED LOOP ΑΝΟΙΧΤΟΣ ΒΡΟΧΟΣ ΚΛΕΙΣΤΟΣ ΒΡΟΧΟΣ «Έλεγχος Ανοιχτού Βρόχου» «Έλεγχος Κλειστού Βρόχου» ΚΛΕΙΣΤΟΣ ΒΡΟΧΟΣ ΑΝΑΔΡΑΣΗ CLOSED LOOP FEEDBACK OPEN LOOP SYSTEM BEHAVIOR REQUIRES NO FEEDBACK CLOSED LOOP SYSTEM BEHAVIOR REQUIRES FEEDBACK 16

17 Κατηγορίες Σ.Α.Ε. (1) Τα Σ.Α.Ε. μπορούμε να τα κατατάξουμε σε κατηγορίες ως εξής: Ανάλογα με τη φύση του μέσου ελέγχου Ηλεκτρικά ηλεκτρονικά συστήματα Πνευματικά συστήματα Υδραυλικά συστήματα Ηλεκτροϋδραυλικά συστήματα C(s) Ηλεκτροπνευματικά συστήματα G(s) R(s) 17

18 Κατηγορίες Σ.Α.Ε. (2) Ανάλογα με το αν χρησιμοποιείται ή όχι ανάδραση (ανατροφοδότηση): Συστήματα ανοιχτού βρόχου Συστήματα κλειστού βρόχου Ανάλογα με την τεχνική επεξεργασία των σημάτων ελέγχου: Αναλογικά Ψηφιακά 18

19 Κατηγορίες Σ.Α.Ε (3) Ανάλογα με τον τύπο των εξαρτημάτων: Γραμμικά συστήματα Μη Γραμμικά συστήματα Ανάλογα με την εφαρμογή τους: Σερβομηχανισμοί Αριθμητικά συστήματα ελέγχου Ακολουθιακά συστήματα Ελέγχου Συστήματα πολύπλοκων διεργασιών 19

20 OPEN-LOOP CONTROL Έλεγχος ανοιχτού βρόχου Έχουμε προετοιμάσει μια λίστα με «ζεύγη ΕΙΣΟΔΩΝ/ΕΞΟΔΩΝ» έτσι ώστε Οταν πάρουμε εντολή να υλοποιήσουμε μια συγκεκριμένη «ΕΠΙΘΥΜΗΤΗ ΕΞΟΔΟ» αυτό που κάνουμε είναι να εφαρμόσουμε την είσοδο στο σύστημα ΑΔΙΑΦΟΡΩΝΤΑΣ στην συνέχεια για το αποτέλεσμα. 20

21 Open-loop control systems Πλυντήριο Σηματοδότες κυκλοφορίας 21

22 Παράδειγμα Ας θεωρήσουμε την περίπτωση μιας γεννήτριας που παρέχει δεδομένη τάση στο φορτίο όπως φαίνεται στο σχήμα: Το σύστημα αυτό που παρέχει τάση στο φορτίο ελεγχόμενη από την θέση του δρομέα Α αποτελεί ένα σύστημα ελέγχου ανοιχτού βρόχου. Στο σύστημα αυτό παρατηρούμε ότι δεν υπάρχει καμιά διορθωτική ενέργεια, που θα προσπαθούσε να ελαττώσει τις αποκλίσεις της τάσης εξόδου από τυχόν αλλαγές των συνθηκών λειτουργίας. 22

23 Έλεγχος ταχύτητας κινητήρα - OPEN LOOP 23

24 OPEN-LOOP CONTROL Πλεονεκτήματα ανοιχτού βρόχου Ο «Open-loop έλεγχος» έχει δυο βασικά πλεονεκτήματα : 1. ΤΑΧΥΤΗΤΑ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ (Είναι γρήγορος) 2. ΧΑΜΗΛΟ ΚΟΣΤΟΣ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗΣ (Είναι φθηνός) 24

25 OPEN-LOOP CONTROL Μειονεκτήματα ανοιχτού βρόχου Ο «Open-loop έλεγχος» έχει τρία μειονεκτήματα 1. Εάν η «προετοιμασμένη συμπεριφορά» περιέχει σφάλματα, το σύστημα θα εκτελεί συνεχώς αυτά τα σφάλματα. 2. Ευαίσθητο σε εξωτερικές «Διαταραχές» 3. Η δημιουργία των «προετοιμασμένων συμπεριφορών ελέγχου» απαιτεί μακράν εξάσκηση ( long practice Είναι δύσκολη η εκμάθηση) 25

26 CLOSED-LOOP Feedback CONTROL έλεγχος κλειστού βρόχου Τα συστήματα ελέγχου ΚΛΕΙΣΤΟΥ ΒΡΟΧΟΥ χρησιμοποιούν την ανατροφοδότηση για τη σύγκριση της πραγματικής με την επιθυμητή έξοδο. 26

27 CLOSED-LOOP Feedback CONTROL Σε απλά ελληνικά Μετράω την «πραγματική έξοδο / συμπεριφορά του συστήματος» χρησιμοποιώντας έναν «αισθητήρα» «Επιστρέφω την μέτρηση πίσω στην είσοδο για να την συγκρίνω με την επιθυμητή έξοδο / συμπεριφορά του συστήματος» Υπολογίζω το «σφάλμα» = «επιθυμητή» μείον «πραγματική» συμπεριφορά Υπολογίζω την αυτόματη διορθωτική δράση βασισμένη στο «σφάλμα». Εφαρμόζω την διορθωτική δράση σαν «είσοδο» στο σύστημα 27

28 Block diagram of a control system 28

29 Human Closed Loop System 29

30 Human Closed Loop System Box Diagram 30

31 Πολυμεταβλητό σύστημα ελέγχου 31

32 A modern Feedback Control System 32

33 Περιγραφή στοιχείων ενός συστήματος ανάδρασης Ενεργοποιητής: Η συσκευή που μπορεί να επηρεάσει την υπό έλεγχο μεταβλητή του συστήματος. Ελεγκτής: Το στοιχείο που υπολογίζει το επιθυμητό σήμα ελέγχου. Αισθητήρας: Η συσκευή που μετρά την υπό έλεγχο μεταβλητή. Σήμα Ελέγχου: Ένα σήμα που μεταβάλλει τη δράση των ενεργοποιητών με σκοπό την αλλαγή της απόκρισης (εξόδου) του συστήματος 33

34 Transportation Car and Driver Objective: To control direction and speed of car Outputs: Actual direction and speed of car Control inputs: Road markings and speed signs Disturbances: Road surface, wind. 34

35 Σύστημα κλειστού βρόχου ελέγχου τάσης στο φορτίο Η τάση e καλείται σφάλμα ή διαφορά ή δρόν σήμα, καθορίζει δε την απόκλιση της εξόδου από την είσοδο. (Σφάλμα σ ένα κλειστό σύστημα είναι η διαφορά του σήματος εισόδου και του σήματος εξόδου όταν τα σήματα είναι της ίδιας φύσης) 35

36 Έλεγχος ταχύτητας κινητήρα - closed loop 36

37 Χειροκίνητος έλεγχος (manual control system) 37

38 Συστήματα Ελέγχου Στάθμης Νερού (1) 38

39 Συστήματα Ελέγχου Στάθμης Νερού (2) 39

40 ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ Συστήματος Ελέγχου Στάθμης Νερού 40

41 Σύστημα Ελέγχου Θερμοκρασίας 41

42 Ψηφιακό Σύστημα Ελέγχου Θερμοκρασίας 42

43 Multivariable Control System 43

44 CLOSED-LOOP Feedback CONTROL Έλεγχος κλειστού βρόχου Σε απλά ελληνικά: ο Ελεγκτής Κλ.Βρ. εκτελεί την εξής ακολουθία δράσεων: ΜΕΤΡΑΕΙ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΕΞΟΔΟ ΣΥΓΚΡΙΝΕΙ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΕΞΟΔΟ ΜΕ ΕΠΙΘΥΜΗΤΗ ΕΞΟΔΟ («ΣΦΑΛΜΑ» = ΕΠΙΘΥΜΗΤΗ - ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ) ΥΠΟΛΟΓΙΖΕΙ ΔΙΟΡΘΩΤΙΚΗ ΔΡΑΣΗ ΒΑΣΙΣΜΕΝΗ ΣΤΟ «ΣΦΑΛΜΑ» ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΖΕΙ ΣΑΝ ΕΙΣΟΔΟ ΣΤΟ ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ = ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ 44

45 CLOSED-LOOP Feedback CONTROL Πλεονεκτήματα κλειστού βρόχου Τρία πλεονεκτήματα κλειστού βρόχου: 1. ΑΚΡΙΒΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ => no steady state error 2. «ΑΠΕΥΑΙΣΘΗΤΟΠΟΙΗΣΗ» => Insensitive to External Disturbances & variations of System Component Values 3. «ΕΥΚΟΛΗ Η ΕΚΜΑΘΗΣΗ ΝΕΩΝ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΩΝ» Easy LEARNING Execution of novel behaviors 45

46 CLOSED-LOOP Feedback CONTROL Μειονεκτήματα κλειστού βρόχου Closed-Loop Feedback Control has two disadvantages: It's slow. It s expensive = It requires a SENSOR = full attention of the output a CONTROLLER = powerful COMPUTER 46

47 Διαδικασία σχεδιασμού Σ.Α.Ε 47

48 Πρέπει να θυμάστε ότι: Όταν σε ένα ανοικτό σύστημα η έξοδος αποκλίνει από την επιθυμητή μορφή (εξαιτίας διαταραχών ή άλλων αιτιών), το σύστημα δεν κάνει τίποτα για να την επαναφέρει. Αντίθετα, στο κλειστό σύστημα, όταν υπάρχει απόκλιση στην έξοδο τότε χάρη στην ανάδραση ο ελεγκτής ενεργεί έτσι ώστε η έξοδος να επανέλθει στην επιθυμητή της μορφή. 48

49 Εφαρμογές Συστημάτων Ελέγχου Τα συστήματα και οι τεχνολογίες ελέγχου είναι μέρος της καθημερινής μας ζωής και της οικονομικής ανάπτυξης: Αυτοματοποιημένη παραγωγή (Ρομποτική) Τηλεπικοινωνίες και Δίκτυα Bioengineering (Βιομηχανική) Τηλεχειρισμός (Teleoperation) (Τηλεέλεγχος με αυτοματοποιημένο σύστημα) Καθοδηγούμενα Οχήματα Βιολογικά Συστήματα 49

50 Σ.Α.Ε στη ΡΟΜΠΟΤΙΚΗ Ρομποτική στη Χειρουργική και στην Υγεία 50

51 Σ.Α.Ε στην ΥΓΕΙΑ 51

52 Έλεγχος στις Τηλεπικοινωνίες Ο Έλεγχος Ισχύος είναι σημαντικός για την ποιότητα Υπηρεσιών. 52

53 Έλεγχος στα Δίκτυα Υπολογιστών Κάθε ζεύξη έχει Πεπερασμένη Χωρητικότητα Η δρομολόγηση (Routing) υπόκειται σε Έλεγχο και Βελτιστοποίηση 53

54 Έλεγχος για την εκμηχάνιση της γεωργίας Παράδειγμα ασύρματου δικτύου αγροτικής επιχείρησης. 54

55 Έλεγχος υδρονέφωσης στα θερμοκήπια 55

56 Έλεγχος στον Τηλεχειρισμό 56

57 Έλεγχος στην Παραγωγή και Μετάδοση Ισχύος 57

58 Έλεγχος για πρόληψη σεισμών 58

59 Έλεγχος σε πλοήγηση αεροπλάνων 59

60 Modern Control Systems 60

61 Control systems for space research Moon automatic research station LUNA-16 SPUTNIK-3 first satellite with digit control system

62 ΒΙΟΛΟΓΙΚΑ Σ.Α.Ε 62

63 ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ Σ.Α.Ε 63

64 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΑ Σ.Α.Ε 64

65 Τα Σ.Α.Ε. είναι παντού 65

66 Επισκόπηση 66

67 The Future of Control Systems 67

68 Εργαστηριακές εφαρμογές Σ.Α.Ε INVERTED PENDULUM 68

69 Κατασκευαστικό μέρος INVERTED PENDULUM 69

70 Επίδειξη λειτουργιάς INVERTED PENDULUM 70

71 Δοκιμή λειτουργιάς INVERTED PENDULUM 71

72 Σύστημα ΣΦΑΙΡΑΣ-ΡΑΒΔΟΥ (BALL AND BEAM) 72

73 Σύστημα ελέγχου στάθμης τριών δεξαμενών 73

74 Σύστημα ελέγχου στάθμης και θερμοκρασίας υγρού 74

75 Έλεγχος διάταξης συνεχούς τροφοδοσίας πρώτων υλών 75

76 Υδραυλικό σύστημα (BYTRONIC) 76

77 Έλεγχος Θέσης και Ταχύτητας κινητήρα DC 77

78 Εξομοίωση PID ελέγχου μέσω Arduino και οδήγηση κινητήρα DC (Από πτυχιακή εργασία) 78

79 Ο ΑΥΤΟΜΑΤΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ σαν ιδέα και τεχνολογία υπήρξε πριν από όλους τους άλλους κλάδους.

80 Μερικά παραδείγματα αυτομάτου ελέγχου από την ΑΡΧΑΙΟΤΗΤΑ

81 Κτησίβιος ( π.Χ) Σύστημα που χρησιμοποιεί την ανατροφοδότηση για να εξασφαλίζει σταθερή στάθμη και σταθερή ροή σε όλη τη διάρκεια της λειτουργίας του. Η υδραυλική κωνική του βαλβίδα εξασφαλίζει την ανάδραση. 81

82 Το υδραυλικό ρολόι Κτησίβιος ( π.Χ) Το διάγραμμα βαθμίδας του συστήματος παρουσιάζει έναν κλειστό βρόχο. Η μόνη εξωτερική διαταραχή είναι η πίεση στην παροχή νερού. 82

83 Ελαιολυχνία Φίλωνας ( π.Χ) Σύστημα ελέγχου επιπέδων μέσω ενός ρυθμιστή επιπλεόντων σωμάτων ο οποίος χρησιμοποιήθηκε για να κρατήσει ένα σταθερό επίπεδο πετρελαίου στο λαμπτήρα. 83

84 Συσκευή ελέγχου στάθμης υγρού με υδραυλική βαλβίδα (1) Φίλωνας ( π.Χ) Η ανάδραση υλοποιείται μέσω συγκοινωνούντων δοχείων και ο έλεγχος μέσω της υδραυλικής βαλβίδας που επιτρέπει ή όχι την δίοδο του αέρα. 84

85 Συσκευή ελέγχου στάθμης υγρού με υδραυλική βαλβίδα (2) Φίλωνας ( π.Χ) Το διάγραμμα βαθμίδας του συστήματος παρουσιάζει ένα σύστημα κλειστού βρόχου. 85

86 Συσκευή στάθμης υγρού με μηχανική βαλβίδα (1) Ήρωνας ( μ.Χ) Η ανάδραση υλοποιείται μέσω του πλωτήρα και ο έλεγχος μέσω του μηχανικού ζυγού και της βαλβίδας. 86

87 Συσκευή στάθμης υγρού με μηχανική βαλβίδα (2) Ήρωνας ( μ.Χ) Το διάγραμμα βαθμίδας του συστήματος παρουσιάζει ένα σύστημα κλειστού βρόχου. 87

88 Αιολόσφαιρα Ήρωνας ( μ.Χ) Η Αιολόσφαιρα αξιοποιεί την πίεση του ατμού και την μετατρέπει σε κινητήρια περιστροφική δύναμη. Αποτελεί πρόδρομο της ατμομηχανής. 88

89 Αυτόματες Πύλες Ναού Ήρωνας ( μ.Χ) Στις αυτόματες πύλες του ναού ο Ήρωνας αξιοποιεί την διαστολή του αέρα κάτω από τον βωμό για να θέσει σε κίνηση τον μηχανισμό που ανοίγει τις πόρτες. 89

90 Το υδραυλικό ρολόι του Αρχιμήδη Αρχιμήδης (955μ.Χ) Το δοχείο σταθερής ροής αποτελεί κλειστό σύστημα ελέγχου της ροής του υδροδοχείου και εξασφαλίζει μια γραμμική μεταβολή της στάθμης του νερού σε αυτό. 90

91 Ρυθμιστής θερμοκρασίας Cornelis Drebbel (1600μ.Χ ) Ο Cornelis Drebbel εφηύρε ένα αυτόματο σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας. 91

92 Ρυθμιστής βαλβίδας επιπλεόντων σωμάτων Ivan Polzunov (1765μ.Χ) Ο Ivan Polzunov εξόπλισε το λέβητα ατμού του με έναν ρυθμιστή επιπέδων επιπλεόντων σωμάτων. 92

93 Ρυθμιστής Πίεσης Denis Papin (1690μ.Χ) O Denis Papin εφηύρε μια βαλβίδα ασφάλειας. Την χρησιμοποίησε ως ρυθμιστή πίεσης στη μηχανή ατμού του. 93

94 Ανεμόμυλος Edmund Lee (1745μ.Χ ) Ο ανεμόμυλος του Edmund Lee συμπεριλαμβάνει μια εφεύρεση που εξασφαλίζει την μέγιστη απόδοση του, κατευθύνοντας τα πτερύγια κάθετα στην φορά του ανέμου. 94

95 Το φυγοκεντρικό ταχύμετρο James Watt (1788μ.Χ) O ρυθμιστής του James Watt αποτελεί ένα από τα πρώτα επιτυχημένα παραδείγματα ανατροφοδότησης 95

96 Σύντομη Ιστορική Εξέλιξη των Συστημάτων ελέγχου (2000-σήμερα) Βέλτιστος έλεγχος(optimal Control) Προσαρμοστικός έλεγχος(adaptive Control) Στοχαστικός έλεγχος(stochastic Control) Υπολογιστικός έλεγχος(computer-aided Control) Εύρωστος έλεγχος(robust Control) 96

97 CONTROL SYSTEMS TREE 97

98 ΜΕΓΑΛΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΤΩΝ Σ.Α.Ε

99 Oliver Heaviside 18 May February

100 Walter R. Evans January 15, July 10,

101 Χειρόγραφο του Walter R. Evans Σκεπτικό Γεωμετρικού Τόπου Ριζών Control-System Dynamics

102 Hendrik Wade Bode December 24, 1905 June 21, 1982 Network analysis & feedback amplifier design

103 Edward John Routh 20 January June

104 Samuel J. Mason

105 Pierre-Simon Laplace 23 March March

106 Ερωτήσεις (1) 1. Σε τι διαφέρει ένα σύστημα κλειστού βρόχου από ένα ανοικτού βρόχου; 2. Ποια λειτουργία εκτελεί: O μετατροπέας, Ο συγκριτής, Ο ελεγκτής, Το διορθωτικό σήμα. 3. Εξηγήστε τους όρους: Closed - Loop Feedback Control System, Feedback Signal, Multivariable Control System, Optimization, Process, Actuator, Linear system, Simulation. 4. Αναφέρατε σύγχρονες εφαρμογές βιομηχανικών Σ.Α.Ε Ποια είναι η κατάταξη των συστημάτων ανάλογα με το μέσο ελέγχου και ποια τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους; 106

107 Ερωτήσεις (2) Ποια συστήματα θεωρούνται γραμμικά και ποια μη γραμμικά; Δώστε από ένα παράδειγμα. Ποιες είναι οι βασικές συναρτήσεις διέγερσης (είσοδοι) των συστημάτων ελέγχου. Να σχεδιαστεί η βασική δομή ενός συστήματος ελέγχου κλειστού βρόχου, να οριστούν οι μεταβλητές σε κάθε σημείο και να αναλυθεί η λειτουργία των επιμέρους βαθμίδων. Ποιοι οι λόγοι για τη χρήση ανατροφοδότησης; Ποιος ο βασικός λόγος χρησιμοποίησης σερβοκινητήρα στα συστήματα ελέγχου; 107

108 Τέλος Ενότητας