نظریه کنترل

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
مفهوم حلقهٔ پس‌خور برای کنترل رفتار دینامیکی سامانه: این یک پس‌خور منفی است زیرا مقدار حس‌شده از مقدار فرمان (دلخواه) کم‌شده است تا سیگنال خطا که توسط کنترل‌کننده تقویت شده‌است شکل گیرد.

نظریه کنترل شاخه‌ای میان‌رشته‌ای از علوم مهندسی و ریاضیات است که به رفتار سیستم‌های دینامیکی دارای ورودی می‌پردازد. ورودی اعمال شده به یک سامانه، فرمان یا مرجع نامیده می‌شود. هنگامی که قرار است یک یا چند خروجی سامانه، مرجع خاصی را در بازه زمان دنبال کنند، یک کنترل‌کننده (جبران ساز افزوده شده به سامانه اولیه)، ورودی سامانه را به گونه‌ای دستکاری می‌کند تا تغییرات مناسب در خروجی سامانه پدید آیند و رفتار سامانه به رفتار مطلوب کاربر نزدیک و نزدیک تر گردد. معمولاً هدف تئوری کنترل یافتن جواب‌های مناسبی برای اجرای جبران‌سازی بهینه رفتار سامانه توسط کنترل‌کننده می‌باشد، به گونه‌ای که موجب پایداری سامانه و آرامش خروجی یا خروجی‌های آن حول یک نقطه کار و عدم نوسان خروجی‌ها حول این نقطه گردد. در بیشتر مواقع، یک دسته معادلات دیفرانسیل رابطه بین ورودی‌ها و خروجی‌های یک سامانه را تعریف می‌کنند. اگر این دسته معادلات، معادلاتی دیفرانسیل خطی با ضرایب ثابت باشند، می‌توان با محاسبه تبدیل لاپلاس آن‌ها یک تابع تبدیل که توصیف‌کننده رابطه بین ورودی و خروجی‌های سامانه است، را بدست آورد. اگر دسته معادلات دیفرانسیل غیرخطی باشند ولی جواب معینی داشته باشند می‌توان با خطی‌سازی آن‌ها حول یک نقطه کار و مجدداً محاسبه تبدیل لاپلاس، تابع تبدیل سامانه را بدست آورد. تابع تبدیل که تابع سیستم یا تابع شبکه نیز نامیده می‌شود، توصیف ریاضی رابطه بین ورودی و خروجی یک جواب خطی تغییر ناپذیر با زمان دسته معادلات دیفرانسیل بیان‌کننده یک سامانه می‌باشد. یکی از روش‌های بیان و درک یک سامانه کنترلی نمایش آن با استفاده از نمودار بلوکی است که در آن رابطه بین ورودی‌ها و خروجی‌ها و همچنین توابع تبدیل به صورت دیداری بیان می‌شود.

ابزار و روش‌های کنترلی که ابتدا از مهندسی و ریاضیات بدست آمدند، به‌مرور کاربردهای نوینی در عرصه‌های پیچیده‌تر مانند علوم اجتماعی و در زمینه‌هایی ازآن نظیر روان‌شناسی و جامعه‌شناسی هم پیدا کرده‌اند.

تعریف[ویرایش]

منظور از کنترل یک پدیده، دخالت در رفتار آن است، به‌طوری‌که، نتایج مطلوب حاصل گردد. این عمل بدین صورت انجام می‌گردد:

مقدار مورد نظر برای یک سیستم یا همان مقدار مطلوب به عنوان مرجع در نظر گرفته می‌شود. هنگامیکه یک یا چند تا از خروجی‌های سیستم باید برای رسیدن به مقدار مطلوب عمل نمایند، کنترلر با دستکاری ورودیها سیستم را ناچار به رسیدن به مقدار مطلوب می‌نماید.[۱]

سیستم کنترل پسخوردی[ویرایش]

سیستم کنترل پسخوردی (feedback control system) سیستمی است که از راه مقایسه خروجی و ورودی مبنا و با استفاده از اختلاف آن‌ها به عنوان وسیله کنترل ، رابطه از پیش تعیین شده میان خروجی و ورودی را حفظ می‌کند.

سیستمهای کنترل پسخوردی به حوزه مهندسی ( الکترونیک ) محدود نمی‌شوند و چنین سیستمهایی را می‌توان در حوزه‌های دیگر نطیر اقتصاد و زیست‌شناسی نیز یافت.

علت استفاده از پسخورد در سامانه های کنترل ، کاهش خطای میان ورودی مبنا و خروجی است . کاهش خطای سیستم ، تنها یکی از آثار بسیار مهمی است که پسخورد بر یک سامانه دارد. پسخورد بر سایر مشخصات عملکرد سیستم مانند پایداری ، پهنای باند ، بهره کل ، امپدانس و حساسیت نیز اثر دارد .

جستارهای وابسته[ویرایش]

پانوشته‌ها[ویرایش]

  1. نظریهٔ ریاضی کنترل

منابع[ویرایش]

  • کتاب کنترل ، تألیف کاتسو هیکو اگاتا ترجمه علی کافی چاپ مرکز نشر دانشگاهی
  • کتاب سیستمهای کنترل ، تألیف بنجامین کو ترجمه علی کافی چاپ موسسه انتشارات علمی دانشگاه صنعتی شریف
  • Smith, O. J. M., Feedback Control Systems, New York, N.Y. : McGraw-Hill Book Company, Inc., 1958.

پانویس[ویرایش]

پیوند به بیرون[ویرایش]