النظام عبارة عن مجموعة من المكونات أو الأجهزة المختلفة التي تعمل على تكامل بعضها البعض لأداء مهمة فريدة مخصصة للنظام. قد يكون للنظام مخرجات متحكم فيها أو مخرجات غير متحكم فيها. الأنظمة التي لها مخرجات متحكم فيها هي أنظمة تحكم. تشرح هذه المقالة نظام التحكم بالحلقة المفتوحة وأمثلته ومزاياه وعيوبه وتطبيقاته.
ما هو نظام التحكم؟
يتكون نظام التحكم من مدخلات ووحدة تحكم أو معالج ومخرجات. يعمل عن طريق إعطاء إشارة دخل لوحدة التحكم. تقوم وحدة التحكم بعد ذلك بإنشاء إشارة تحكم تولد مخرجات ضمن الحدود المحددة. على سبيل المثال، أثناء استخدام الفرن، يمكنك ضبط مؤقت لتسخين طعامك. المؤقت عبارة عن إشارة تحكم تعمل على إيقاف تشغيل الفرن بعد انتهاء الوقت المحدد. نوع نظام التحكم الذي سنناقشه في هذه المقالة هو نظام التحكم في الحلقة المفتوحة.
نظام التحكم في الحلقة المفتوحة
نظام التحكم ذو الحلقة المفتوحة، كما يشير الاسم، لديه عملية يتم التحكم فيها والتي من خلالها يعطي الإخراج. ومع ذلك، نظرًا لأنه نظام حلقة مفتوحة، فإنه لا يحتوي على نظام ردود فعل. وهذا يعني أن الإخراج لن يكون له أي تأثير على المدخلات، ولا يعمل كمتغير تحكم للإدخال. يمكننا القول أنه في نظام التحكم ذو الحلقة المفتوحة، تتدفق الإشارة في اتجاه واحد فقط.
حتى لو لم يتم تحقيق الإخراج المطلوب بسبب أي خطأ أو ظروف بيئية، لا يمكن تنظيم الإخراج بسبب غياب التغذية الراجعة في نظام التحكم في الحلقة المفتوحة.
كسب نظام التحكم في الحلقة المفتوحة
يتم حساب كسب نظام الحلقة المفتوحة لتحديد أداء النظام. وبما أن الكسب يتم حسابه بنسبة المخرجات إلى المدخلات، فإنه يشير إلى مدى توافق المخرجات مع المدخلات.
لنفترض أن مكسب وحدة التحكم هو G1 (ق) والمكسب من العملية الخاضعة للرقابة هو G2 (ق) ثم يمكن حساب الكسب الإجمالي لنظام الحلقة المفتوحة على النحو التالي:
لذلك، G (s) يعطي مكاسب نظام التحكم في الحلقة المفتوحة.
فوائد نظام التحكم في الحلقة المفتوحة
فيما يلي فوائد نظام التحكم في الحلقة المفتوحة
- إنه سهل التصميم والاستخدام بسبب بنائه البسيط.
- كما أنها اقتصادية بسبب تصميمها البسيط.
- يحقق نظام التحكم في الحلقة المفتوحة نتيجة مستقرة.
عيوب نظام التحكم في الحلقة المفتوحة
عيوب نظام التحكم في الحلقة المفتوحة مذكورة أدناه
- ومن الضروري إعادة معايرتها في الوقت المناسب لضمان الدقة
- لا يمكن استخدامه للأتمتة لأنه لا يوجد نظام تغذية راجعة لتصحيح المخرجات.
- هناك احتمال أكبر لحدوث خطأ في نظام التحكم في الحلقة المفتوحة
تنفيذ نظام التحكم بالحلقة المفتوحة في الحياة الواقعية
هناك العديد من أنظمة التحكم ذات الحلقة المفتوحة في محيطنا. وتشمل هذه الغسالات والمجففات وإشارات المرور ومجففات الأيدي الكهربائية ومحامص الخبز والأفران وأجهزة التحكم عن بعد الخاصة بالتلفزيون.
على سبيل المثال، حددت إشارات المرور أوقاتًا محددة لكل إشارة مرور. يتم تشغيل وإيقاف كل إشارة مرور تلقائيًا خلال حدود زمنية محددة. ومع ذلك، لا يمكن للإشارات المرورية تغيير توقيتاتها وفقًا لحجم حركة المرور، مما يدل على غياب التغذية الراجعة في أنظمة التحكم ذات الحلقة المفتوحة.
يمكنك التفكير في كيف أن الأمثلة الأخرى المذكورة أعلاه هي أنظمة تحكم ذات حلقة مفتوحة.
خاتمة
أنظمة التحكم ذات الحلقة المفتوحة هي أنظمة تتحكم في الإخراج، لكن مخرجاتها لا يمكن أن تغير إشارة الإدخال من خلال عملية التغذية الراجعة. وهي مفيدة لأنها بسيطة وسهلة الصيانة، ولكن لا يمكن استخدامها للأتمتة.