التحكم القوي هو مجال رائع في هندسة التحكم التي تدور حول جعل الأنظمة تعمل بشكل جيد حتى عندما تصبح الأمور متزعزعًا بعض الشيء. كمورد لنظام التحكم ، رأيت بشكل مباشر كيف يمكن أن يكون التحكم القوي لعبة - تغيير في مجموعة كاملة من التطبيقات. لذلك ، دعونا نغوص في بعض الأماكن الرائعة حيث تضيء التحكم القوي حقًا.
الأتمتة الصناعية
في الإعدادات الصناعية ، هناك الكثير من العمليات التي تحتاج إلى السيطرة على وجه التحديد. على سبيل المثال ، في مصنع كيميائي ، عليك أن تحافظ على درجة الحرارة والضغط والتدفق بشكل صحيح للتأكد من حدوث التفاعلات الكيميائية كما ينبغي. السيطرة القوية تأتي في متناول يدي هنا لأن هناك دائما أوجه عدم اليقين. يمكن أن تختلف جودة المواد الخام ، ويمكن أن تلبس المعدات بمرور الوقت ، ويمكن أن تكون هناك اضطرابات من البيئة.
دعنا نقول أننا نتعامل مع مفاعل يصنع مادة كيميائية محددة. يمكن لنظام التحكم القوي ضبط متغيرات الإدخال مثل تدفق المواد المتفاعلة ومعدل التدفئة أو التبريد لحساب أي تغييرات في النظام. يمكن أن تتعامل مع الاختلافات في تكوين المواد الخلاصة دون التسبب في جودة المنتج للذهاب.
جانب آخر من الأتمتة الصناعية هو الأسلحة الآلية. يتم استخدام هذه الأسلحة في مهام مثل اللحام والرسم واختيار الأشياء ووضعها. يمكن أن تختلف الأحمال التي تحملها ، وقد تكون هناك أخطاء ميكانيكية صغيرة في المفاصل. تضمن خوارزميات التحكم القوية أن تتحرك الذراع الآلي بدقة وسلاسة ، بغض النظر عن أوجه عدم اليقين هذه. هذا يعني أقل من الأخطاء في عملية التصنيع والمنتجات ذات الجودة العالية.
أنظمة الطاقة
أنظمة الطاقة هي الوحوش المعقدة. لديهم المولدات وخطوط النقل والأحمال التي تتغير باستمرار. أحد التحديات الكبيرة في أنظمة الطاقة هو الحفاظ على تردد وجهد مستقر. عندما تكون هناك زيادة مفاجئة أو انخفاض في الحمل ، يمكن أن تحصل شبكة الطاقة على التخلص من التوازن.
يساعد التحكم القوي في تنظيم ناتج الطاقة للمولدات. على سبيل المثال ، إذا كان هناك مصنع صناعي كبير يبدأ فجأة أو توقف عن العمل ، فيمكن لنظام التحكم القوي ضبط توليد الطاقة بسرعة للحفاظ على التردد ضمن نطاق مقبول. هذا يمنع انقطاع التيار الكهربائي ويضمن إمدادات موثوقة من الكهرباء للمستهلكين.
في مصادر الطاقة المتجددة مثل مزارع الرياح ومحطات الطاقة الشمسية ، يعد التحكم القوي أمرًا بالغ الأهمية. ناتج الطاقة من هذه المصادر متقطعة. لا تهب الريح بسرعة ثابتة ، والشمس لا تتألق طوال الوقت. يمكن لنظام التحكم القوي إدارة تكامل هذه الطاقة المتغيرة في الشبكة. يمكن أن تخزن الطاقة الزائدة عندما تكون متوفرة وإطلاقها عندما يكون هناك نقص.
الطيران والطيران
في صناعة الطيران ، تعتبر السلامة ذات أهمية قصوى. يجب أن تكون الطائرات قادرة على الطيران بأمان في مجموعة واسعة من الظروف ، من السماء الهادئة إلى الطقس المضطرب. يلعب التحكم القوي دورًا حيويًا في أنظمة التحكم في الطيران.
يستخدم نظام الطيار الآلي للطائرة خوارزميات تحكم قوية للحفاظ على الطائرة في المسار. يمكنه التعامل مع اضطرابات مثل عواصف الرياح والتغيرات في وزن الطائرة بسبب استهلاك الوقود. حتى لو كانت هناك أعطال صغيرة في أسطح التحكم ، يمكن لنظام التحكم القوي تعويضها والحفاظ على رحلة مستقرة.
في استكشاف الفضاء ، يعد التحكم القوي أمرًا ضروريًا للمركبة الفضائية. يجب أن تعمل هذه المركبات في بيئة قاسية للغاية مع العديد من أوجه عدم اليقين. يمكن أن تختلف قوى الجاذبية اعتمادًا على موضع المركبة الفضائية بالنسبة للكواكب وغيرها من الهيئات السماوية. تضمن أنظمة التحكم القوية أن المركبة الفضائية يمكنها أداء المناورات بدقة ، مثل إدراج المدار والرسو.
صناعة السيارات
تمتلئ السيارات الحديثة بجميع أنواع أنظمة التحكم. أحد أهم تطبيقات التحكم القوي في نظام الفرامل المضاد للمكابح (ABS). عندما تضغط على المكابح بقوة ، يمكن للعجلات قفلًا ، مما قد يتسبب في انزلاق السيارة. يستخدم ABS أجهزة استشعار للكشف عن عندما تكون العجلة على وشك قفل وضبط ضغط الكبح وفقًا لذلك.
هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تؤثر على أداء ABS ، مثل حالة سطح الطريق (الرطب ، الجاف ، الجليدي) ، وضغط الإطارات ، ووزن السيارة. يمكن لنظام التحكم القوي التعامل مع أوجه عدم اليقين هذه والتأكد من أن ABS يعمل بشكل فعال في جميع المواقف.
مجال آخر في صناعة السيارات هو التحكم في المحرك. يحتاج المحرك إلى العمل بكفاءة مع تلبية معايير الانبعاثات الصادقة. يمكن لخوارزميات التحكم القوية ضبط حقن الوقود وتوقيت الإشعال والمعلمات الأخرى لتحسين أداء المحرك. يمكنهم التكيف مع التغييرات في ظروف تشغيل المحرك ، مثل درجة الحرارة والارتفاع.
أتمتة المنزل
أصبحت أتمتة المنزل أكثر وأكثر شعبية هذه الأيام. لدينا أجهزة مثل الحرارة الذكية ،مستقبل النظام الآليومفتاح أعمى الآثار، وتحكم العريشة AC تعمل بالطاقةيمكن التحكم فيها عن بعد.
يعد التحكم القوي أمرًا مهمًا في أتمتة المنزل لأن البيئة في المنزل يمكن أن تكون غير متوقعة. على سبيل المثال ، يحتاج ترموستات ذكي إلى الحفاظ على درجة حرارة مريحة حتى لو كانت هناك تغييرات في الطقس الخارجي ، أو عدد الأشخاص في الغرفة ، أو الحرارة الناتجة عن الأجهزة. يمكن لنظام التحكم القوي ضبط إخراج التدفئة أو التبريد لنظام HVAC لحساب هذه العوامل.
الستائر الآلية والعريشة تستفيد أيضا من السيطرة القوية. يجب أن يكون النظام قادرًا على فتح الستائر وإغلاقها أو ضبط العريشة بناءً على كمية أشعة الشمس وتفضيلات المستخدم. يجب أن يكون قادرًا على التعامل مع أي مشكلات ميكانيكية أو اضطرابات كهربائية قد تحدث.
الهندسة الطبية الحيوية
في الهندسة الطبية الحيوية ، يتم استخدام التحكم القوي في مجموعة متنوعة من التطبيقات. مثال واحد هو في الأعضاء الاصطناعية. على سبيل المثال ، يحتاج البنكرياس الاصطناعي إلى تنظيم مستوى الجلوكوز في الدم لدى مريض مرض السكري. يمكن أن يؤثر نظام الغذائي للمريض ومستوى التمرين والإجهاد على مستوى الجلوكوز في الدم. يمكن لنظام التحكم القوي ضبط معدل توصيل الأنسولين للحفاظ على الجلوكوز في الدم في نطاق آمن.
تطبيق آخر في روبوتات إعادة التأهيل. يتم استخدام هذه الأجهزة لمساعدة المرضى على التعافي من الإصابات أو الإعاقات. يمكن أن تختلف قوة عضلات المريض وقدرتها على الحركة بمرور الوقت. يمكن لنظام التحكم القوي تكييف المساعدة التي يقدمها الجهاز الآلي لمطابقة احتياجات المريض المتغيرة.
الاتصال للمشتريات
إذا كنت مهتمًا بأي من تطبيقات نظام التحكم هذه أو لديك متطلبات محددة لمشروعك ، فأنا أحب الدردشة. سواء كان ذلك بالنسبة لمصنع صناعي أو نظام توليد الطاقة أو إعداد أتمتة المنزل ، يمكنني تزويدك بحلول التحكم الصحيحة. ما عليك سوى التواصل ، ويمكننا البدء في مناقشة كيف يمكن للسيطرة القوية أن تفيد عملك.
مراجع
- Astrom ، KJ ، & Murray ، RM (2010). أنظمة التغذية المرتدة: مقدمة للعلماء والمهندسين. مطبعة جامعة برينستون.
- Zhou ، K. ، Doyle ، JC ، & Glover ، K. (1996). السيطرة القوية والمستوى. Prentice - Hall.
- Franklin ، GF ، Powell ، JD ، & Emami - Naeini ، A. (2015). التحكم في التغذية الراجعة للأنظمة الديناميكية. بيرسون.