Βιομηχανικά Συστήματα Ελέγχου

Στην ενότητα αυτή παρουσιάζονται τα συστατικά στοιχεία από τα οποία αποτελείται το σύστημα και ο τρόπος που συνδέονται μεταξύ τους, έτσι ώστε να εξυπηρετήσει κάποιο συγκεκριμένο σκοπό.

Στην ενότητα αυτή παρουσιάζεται o σχεδιασμός και η ανάλυση των συστημάτων αυτομάτου ελέγχου χρησιμοποιώντας διάφορα ποσοτικά μαθηματικά μοντέλα για τα φυσικά συστήματα. Επειδή τα περισσότερα φυσικά συστήματα παρουσιάζουν γενικά μη γραμμική συμπεριφορά, γίνεται αναφορά σε προσεγγιστικές γραμμικοποιήσεις που μας επιτρέπουν να χρησιμοποιήσουμε τον μετασχηματισμό Laplace. Οι μονάδες που αποτελούν το υπό μελέτη σύστημα και οι οποίες αντιστοιχούν σε κάποια συνάρτηση μεταφοράς, μπορούν να δοθούν με την μορφή δομικών στοιχείων σε ένα λειτουργικό διάγραμμα, όπου παριστάνονται γραφικά όλες οι διασυνδέσεις των στοιχείων που συνθέτουν ένα συγκεκριμένο σύστημα.

Στην ενότητα αυτή μελετώνται έννοιες οι οποίες περιλαμβάνουν βασικά χαρακτηριστικά των συστημάτων αυτομάτου ελέγχου, όπως η ευαισθησία (sensitivity) ενός συστήματος, τα σφάλματα στη μόνιμη κατάσταση ισορροπίας (steady state errors), τα χαρακτηριστικά της μεταβατικής απόκρισης των συστημάτων για διάφορα σήματα ελέγχου, καθώς και η δυνατότητα απόρριψης των διαταραχών. Διερευνάται επίσης, ο σημαντικός ρόλος που παίζει το σήμα σφάλματος (error signal) σε ένα σύστημα. Στη συνέχεια περιγράφεται η μεταβατική απόκριση (transient response) ενός συστήματος αυτομάτου ελέγχου κλειστού βρόχου και παρουσιάζονται διάφοροι τρόποι βελτίωσης της συμπεριφοράς του ως προς την συγκεκριμένη κατεύθυνση. Διερευνάται επίσης ο τρόπος με τον οποίο μπορούμε να σχεδιάσουμε ένα σύστημα έτσι ώστε να ελαχιστοποιείται η αρνητική επίδραση των πιθανών διαταραχών.

Στην ενότητα αυτή μελετάται η επαλήθευση της ευστάθειας Γραμμικών Συστημάτων Αυτομάτου Ελέγχου κλειστού βρόχου. Επειδή ένα ασταθές σύστημα (unstable system) κλειστού βρόχου δεν παρουσιάζει γενικά πρακτικό ενδιαφέρον αναζητούμε διάφορες μεθόδους οι οποίες μας βοηθούν να αναλύουμε και να σχεδιάζουμε ευσταθή συστήματα. Ένα ευσταθές σύστημα (stable system) παράγει μια πεπερασμένη έξοδο, όταν η αντίστοιχη είσοδος του είναι επίσης πεπερασμένη.

Στην ενότητα αυτή μελετάται η δυνατότητα ρύθμισης των χαρακτηριστικών της μεταβατικής απόκρισης και της απόκρισης στη μόνιμη κατάσταση ισορροπίας ενός συστήματος αυτομάτου ελέγχου. Στην ενότητα αυτή εισάγονται κάποιες έννοιες όπως το ποσοστό υπερύψωσης (overshoot), ο χρόνος αποκατάστασης (settling time), ο χρόνος επίτευξης μέγιστου (time to peak), ο χρόνος ανόδου (rise time) και το σφάλμα παρακολούθησης εισόδου ή το σφάλμα στη μόνιμη κατάσταση ισορροπίας (steady error ή steady state tracking error).

Στην ενότητα αυτή παρουσιάζεται η μέθοδος του γεωμετρικού τόπου ριζών. Ο γεωμετρικός τόπος των ριζών (Root locus) μιας χαρακτηριστικής εξίσωσης μπορεί να προσδιοριστεί με την βοήθεια μιας γραφικής μεθόδου. Ένα διάγραμμα στο οποίο απεικονίζεται ο γεωμετρικός τόπος των ριζών της χαρακτηριστικής εξίσωσης ενός συστήματος καθώς μεταβάλλεται κάποια από τις παραμέτρους του, είναι γνωστό ως διάγραμμα γεωμετρικού τόπον ριζών ή root locus plot. Ο γεωμετρικός τόπος ριζών αποτελεί ένα ισχυρό εργαλείο σχεδίασης και ανάλυσης συστημάτων και είναι το κύριο θέμα που θα μας απασχολήσει στην παρούσα ενότητα.

Στην ενότητα αυτή παρουσιάζεται ο αναλογικός ολοκληρωτικός διαφορικός ελεγκτής και η χρήση του στη σχεδίαση των συστημάτων ελέγχου.

Στην ενότητα αυτή παρουσιάζεται ο προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής και η χρήση του στη σχεδίαση των συστημάτων ελέγχου.

Υπολογισμός Συνάρτησης Μεταφοράς.

Κυκλώματα με τελεστικό ενισχυτή.

Αναλογικός έλεγχος κινητήρα συνεχούς ρεύματος με χρήση MS150.