Principii de bază.

Cu puține și relativ neimportante excepții, toate sistemele de control moderne au în comun două caracteristici fundamentale. Acestea pot fi descrise după cum urmează: (1) Valoarea mărimii controlate este variată de un motor (acest cuvânt fiind folosit într-un sens generalizat), care își extrage energia dintr-o sursă locală mai degrabă decât dintr-un semnal de intrare. Astfel, este disponibilă o cantitate mare de energie pentru a efectua variațiile necesare ale mărimii controlate și pentru a se asigura că operațiunile de variație a mărimii controlate nu încarcă și nu distorsionează semnalele de care depinde precizia controlului. (2) Rata la care este alimentat motorul cu energie pentru a efectua variații ale valorii mărimii controlate este determinată mai mult sau mai puțin direct de o anumită funcție a diferenței dintre valoarea reală și cea dorită a mărimii controlate. Astfel, de exemplu, în cazul unui sistem termostatic de încălzire, alimentarea cu combustibil a cuptorului este determinată de faptul că temperatura reală este mai mare sau mai mică decât temperatura dorită. Un sistem de control care posedă aceste caracteristici fundamentale se numește sistem de control în buclă închisă sau servomecanism (a se vedea figura). Sistemele de comandă în buclă deschisă sunt sisteme cu reacție.

Stabilitatea unui sistem de comandă este determinată în mare măsură de răspunsul său la un semnal aplicat brusc, sau tranzitoriu. Dacă un astfel de semnal determină sistemul să se supracorecteze, se poate produce un fenomen numit vânătoare, în care sistemul se supracorectează mai întâi într-o direcție și apoi se supracorectează în direcția opusă. Deoarece vânătoarea este nedorită, se iau de obicei măsuri pentru a o corecta. Cea mai frecventă măsură corectivă este adăugarea de amortizare undeva în sistem. Amortizarea încetinește răspunsul sistemului și evită depășirile sau supracorecțiile excesive. Amortizarea poate fi sub forma unei rezistențe electrice într-un circuit electronic, a aplicării unei frâne într-un circuit mecanic sau a forțării uleiului printr-un mic orificiu, ca în cazul amortizorului de șocuri.

O altă metodă de verificare a stabilității unui sistem de control este determinarea răspunsului său în frecvență – adică răspunsul său la un semnal de intrare care variază continuu la diferite frecvențe. Ieșirea sistemului de control este apoi comparată cu cea de intrare în ceea ce privește amplitudinea și faza – adică gradul în care semnalele de intrare și de ieșire sunt decalate. Răspunsul în frecvență poate fi determinat experimental – în special în cazul sistemelor electrice – sau calculat matematic dacă se cunosc constantele sistemului. Calculele matematice sunt deosebit de utile pentru sistemele care pot fi descrise prin ecuații diferențiale liniare ordinare. Scurtăturile grafice ajută, de asemenea, foarte mult în studiul răspunsurilor sistemului.

În proiectarea sistemelor de control avansate intră și alte câteva tehnici. Controlul adaptiv este capacitatea sistemului de a-și modifica propria funcționare pentru a obține cel mai bun mod de funcționare posibil. O definiție generală a controlului adaptiv implică faptul că un sistem adaptiv trebuie să fie capabil să îndeplinească următoarele funcții: să furnizeze informații continue despre starea actuală a sistemului sau să identifice procesul; să compare performanța actuală a sistemului cu performanța dorită sau optimă și să ia o decizie de a modifica sistemul pentru a obține performanța optimă definită; și să inițieze o modificare adecvată pentru a conduce sistemul de control spre optim. Aceste trei principii – identificare, decizie și modificare – sunt inerente oricărui sistem adaptiv.

Controlul dinamic-optimizator necesită ca sistemul de control să funcționeze astfel încât să fie satisfăcut un criteriu de performanță specific. Acest criteriu este de obicei formulat în așa fel încât sistemul controlat trebuie să se deplaseze de la poziția inițială la o nouă poziție în cel mai scurt timp posibil sau la un cost total minim.

Controlul de învățare implică faptul că sistemul de control conține suficientă capacitate de calcul astfel încât să poată dezvolta reprezentări ale modelului matematic al sistemului controlat și să își poată modifica propria funcționare pentru a profita de aceste cunoștințe nou dezvoltate. Astfel, sistemul de control cu învățare este o dezvoltare ulterioară a controlerului adaptiv.

Controlul cu variabile fără interacțiune implică sisteme mari în care mărimea variabilelor interne este dependentă de valorile altor variabile conexe ale procesului. Astfel, tehnicile cu o singură buclă ale teoriei clasice de control nu vor fi suficiente. Trebuie utilizate tehnici mai sofisticate pentru a dezvolta sisteme de control adecvate pentru astfel de procese.

.