اصول كنترل :
در علم رباتيك با ساختارهاي مكانيكي بعنوان سيستم هايي كه مايل به كنترل آنها هستيم سرو كار داريم . سيستم هاي مكانيكي هر چند بسيار متنوع هستند اما اصول تقريبا مشابهي براي كنترل اونها وجود داره . براي درك و كنترل سيستم هاي پيچيده لازمه كه ارتباط ميان ورودي و خروجيهاي سيستم رو استخراج كنيم و مدل رياضي اون رو بدست بياريم . سيستم ها اغلب طبيعت ديناميك دارن و معادلات توصيف كننده ي اونها اغلب معادلات ديفرانسيله . در سيستم هاي تحت كنترل وروديهاي ناخواسته و مزاحم كه موجب انحراف سيستم از شرايط مطلوب مي شن اغتشاش ناميده مي شن .
اغتشاشات ممكنه از طريق ورودي و به همراه سيگنال مرجع يا set point يعني فرماني كه به سيستم اعمال مي كنيم و مي خواهيم از آن پيروي كنه ، و يا از قسمت هاي ديگه وارد مجموعه بشن . در علم كنترل هدف اجراي تدابير خاص به گونه اي هستش كه علي رغم اغتشاشات موجود ، عملكرد سيستم تنها از سيگنال مرجع پيروي كنه . براي اين منظور سيستم هاي كنترلي متفاوتي طراحي شدن .
در مورد انوع سيستم هاي كنترلي مي شه گفت كه سيستم هاي كنترل به 2 دسته ي حلقه ي باز ( بدون فيدبك ) يا open loop و حلقه بسته ( با فيدبك ) يا closed loop تقسيم ميشن .در سيستم حلقه باز سيگنال مرجع به ورودي سيستم اعمال مي شه و بخش كنترلر بر اساس اون يك سيگنال خروجي توليد مي كنه و در نهايت سيگنال خروجي كنترلر ، عملگر رو تحريك مي كنه و اين عنصر روي سيستم تأثير ميگذاره ، اما هيچ تضميني وجود نداره كه سيستم مطابق ميل ما رفتار كنه . يك اغتشاش يا ورودي مزاحم مي تونه رفتار سيستم رو تحت تأثير قرار بده . بعنوان مثال يك موتور الكتريكي رو در نظر بگيريد كه محوراون به علت نقص مكانيكي در جاي خودش قفل شده ، دراينصورت كنترلر سيگنال حركتي رو بر اساس ورودي مرجع به عملگر ( موتور) اعمال مي كنه اما محور موتور همچنان بي حركته پس سيستم هاي كنترلي حلقه باز در جاهايي كه عملكرد مجموعه كاملا مشخصه ومحيط عاري از هر گونه اغتشاشه به كار مي ره . در حاليكه در سيتم هاي حلقه بسته يك عنصر اندازه گير از حالت كنوني سيستم ( خروجي) نمونه برداري مي كنه و نتيجه رو بصورت يك سيگنال پسخورد يا feedback به جمع كننده اعمال مي كنه . جمع كننده سپس بر اساس تفاضل ميان سيگنال مرجع (شرايط مطلوب) و سيگنال فيدبك (شرايط موجود) يك سيگنال خطا توليد مي كنه كه كنترلر و بخشهاي بعدي رو تحريك مي كنه . همواره سعي بر اينه كه سيگنال خطا كاهش پيدا كنه و شرايط موجود به شرايط مطلوب نزديك بشه .
در علم كنترل 4 ويژگي پاسخ يك سيستم حلقه بسته به ورودي پله ازاهميت زيادي برخورداره كه اونها شامل موارد زير هستن :
- زمان صعود : يا Raise time كه مدت زماني كه لازمه تا خروجي سيستم به 90 % مقدارنهايي اش (مقدار مطلوب ) برسه .
- بالا زدگي ( فراجهش ) : يا Overshoot كه اختلاف ميان بيشترين مقدار پاسخ ( بيشينه ي دامنه ) از مقدار مطلوبه .
- زمان نشست : يا setting time كه اختلاف بين مقدار نهايي پاسخ سيستم از مقدار مطلوب در حالت ماندگاره .
هميشه سعي بر اينه كه ويژگيهاي حالت گذار و حالت پايدار سيستم بهبود پيدا كنه ، يعني سعي بر اينه كه زمان صعود ، زمان نشست ، ميزان بالازدگي و خطاي حالت ماندگار رو تا جاي ممكن كاهش بديم . البته تغيير هر كدوم از اين پارامترها بر پارامترهاي ديگه تأثير ميگذاره و بايد مصالحه اي بين اين ويژگيها و قيمتي كه براي يه كنترلر بهتر مي پردازيم برقراركنيم .
بر اساس تكنيك هاي مختلف اصلاح خطا و بهبود پاسخ حالت گذرا و دائم ، كنترلرهاي متفاوتي ساخته شده كه در ادامه ي بحث به برخي از انواع اونها مي پردازيم .
كنترلرهاي دو وضعيتي يكي از انواع كنترلرهاست . سيگنال هاي خروجي اين كنترل كننده ها فقط تو يكي از دو حالت قطع يا وصل مي تونه باشه به اين شكل كه اگه سيگنال خطا مقدار مثبتي داشته باشه يعني شرايط فعلي پايين تر از شرايط مطلوب باشه ، خروجي كنترلر وصل مي شه و بخش بعدي يعني عملگر رو خاموش مي كنه . نمونه ي مرسوم اين كنترلرها ترموستات سيستم هاي گرمايشي هستش .
كنترلر دو وضعيتي با همين ويژگيها داري يك ايراد بزرگه اونم اينكه با مقدار كمي نوسان حول شرايط مطلوب كه بعلت اغتشاش محيط امري اجتناب ناپذيره سيگنال خطا پي در پي تغيير علامت ميده و خروجي كنترلر مرتبا قطع و وصل مي شه . اين مسئله در برخي شرايط مي تونه موجب استهلاك كنترلر و عملگر بشه و براي غلبه برا اين مشكل كنترلرهاي دو وضعيتي با باند مرده ساخته ميشن به اين ترتيب كه هر بار كه سيگنال خطا تغيير علامت ميده ، اگه اندازش به ميزان مشخصي ( منظورم باند مرده ست) نرسه خروجي كنترلر تغيير وضعيت نمي ده ، بنابراين به قيمت اندكي افزايش خطا ، نوسانات بيهوده ي كنترلر و عملگر به مقدار قابل توجهي كاهش پيدا مي كنه .
اين نوع كنترلرهاي ساده و ارزان هستند اما همونطور كه ميشه حدس زد داراي دقت پاييني هستند و در نوع باند مرده هميشه مقداري خطا در سيستم وجود داره . با اين حال در فرآيندهايي كه به دقت چنداني نياز ندارن كنترلر دو وضعيتي يه گزينه ي مناسبه .
يه نوع ديگه از انواع كنترلرهاي كنترلرهاي تناسبي (p) هستش . اگه سيگنال خروجي علاوه بر علامت سيگنال خطا از اندازه ي خطا هم متأثر باشه يك كنترلر تناسبي داريم كه متناسب با سيگنال خطا عمل مي كنه و خيلي بهتر از يك كنترلر دو وضعيتي مي تونه خطا رو جبران كنه . اين ايده ي اصلي يك كنترلر تناسبيه .رابطه بين سيگنال ورودي و خروجي كنترلر تناسبي بهاين ترتيبه كهسيگنال خروجي كنترلر از ضرب مقدار سيگنال خطا در ضريب تناسب بدست مي آد . يكي از اشكالات كنترلرهاي تناسبي اينه كه سيستم درحالت پايدار داراي يك مقداري خطاي حالت ماندگاره و كنترلر تناسبي قادر به حذف كامل خطا نيست . البته با افزايش ضريب تناسب مقدار خطاي حالت ماندگار كاهش پيدا مي كنه ، اما نوسانات سيستم و احتمال ناپيداري بيشتر مي شه .
حذف خطاي حالت ماندگار در مجموعه ي حلقه بسته با كنترلر تناسبي ايده اي بود براي ساخت كنترلرهاي انتگرالي .
در كنترلرهاي انتگرالي سيگنال خروجي كنترلر در هر لحظه متناسبه با انتگرال خطا تا اون لحظه . خاصيت انتگرالي موجب حذف خطاي حالت ماندگار مي شه و در نهايت خروجي سيستم با مقدار مطلوب برابر مي شه . يكي ازمعايب كنترلر انتگرالي عملكرد كند اونه كه به همين دليل اين كنترلر معمولا به تنهايي مورد استفاده قرار نميگيره ، بلكه به همراه يك كنترلر تناسبي به صورت تناسبي – انتگرالي بكار مي ره . استفاده از كنترلر تناسبي – انتگرالي موجب حذف خطاي حالت ماندگار و كاهش زمان صعود مي شه اما نشست و ميزان فراجهش را افزايش مي ده .
معمولا وقتي از كنترلر تناسبي – انتگرالي استفاده مي شه ، مقدار بهره ي تناسبي رو كمتر از حالتيه كه فقط از كنترلر تناسبي استفاده بشه انتخاب ميكنيم . چراكه كنترلر انتگرالي هم زمان صعود رو كاهش مي ده و ميزان فراجهش رو افزايش مي ده مثل كنترلر تناسبي .
در كنترلر مشتقي (D) كه يكي ديگه ازانواع كنترلرهاست سيگنال خروجي متأثر از تغييرات خطاست و از اونجايي كه تغييرات خطا مي تونه مقدمه اي بر افزايش اون باشه اين كنترلر موجب كاهش خطا مي شه . البته همون طوركه از عمل مشتق گيري بر مياد اگه خطا يه مقدار ثابتي باشه كنترلر مشتقي يا Derivative controller نمي تونه اونو كاهش بده و اين كنترلر به تنهايي مورد استفاده قرار نمي گيره بلكه عموما به همراه يك كنترلر تناسبي – مشتقي بكار مي ره .
كنترلر مشتقي موجب كاهش فراجهش و زمان نشست مي شه و تأثير كمي رو هم بر زمان صعود داره . اما اي كنترلر تأثيري بر خطاي حالت ماندگار نداره و افزايش بيش از حد ضريب مشتقي موجب افزايش مجدد زمان نشست مي شه و مطلوب نيست .
ادامه دارد ...
قبل از ازدواج
مرد : آره ديگه نمي تونم بيش تر از اين منتظرت بمونم
زن : مي خواي من از پيشت برم ؟
مرد : نه فكرش و هم نكن !!!!!!!
زن : من و دوست داري؟
مرد : البته
زن : آيا تا به حال به من خيانت كردي ؟
مرد : نه چرا چنين سؤالي مي كني؟
زن : من و مسافرت مي بري؟
مرد : مرتب
زن : آيا من و كتك مي زني؟
مرد : به هيچ وجه من از اينجور آدما نيستم
زن : مي تونم بهت اعتماد كنم ؟
5 ماه پس از ازدواج ، ايندفعه همه ي متن و از پايين به بالا بخونيد .
ولنتاين همگي مبارك .اينم يه هديه همراه با بهترين آرزوها ....
