Language
Country/Area
No result found
من القديم إلى الحديث: كيف غيّر والتر ر. إيفانز عالم نظرية التحكم؟
نظرية التحكم، باعتبارها تخصصًا هندسيًا رئيسيًا، لها تأثير عميق على الأتمتة واستقرار النظام. وفي هذا المجال، كان والتر ر. إيفانز رائدًا بلا شك. فهو لم يضع الأساس لتطوير نظرية التحكم فحسب، بل قام أيضًا بتحويل فهمنا للاستقرار من خلال تحليله المبتكر لموضع الجذر.
تحليل موضع الجذر هو أسلوب رسومي يستخدم لدراسة جذور النظام أثناء تغيرها مع معلمات نظام محددة، وخاصة معلمات الكسب.
توفر طريقة موضع الجذر أداة مرئية تمكن المهندسين من التنبؤ باستقرار أنظمة الحلقة المغلقة. ترسم هذه الطريقة بشكل أساسي موضع جذور النظام على المستوى المعقد، وتلاحظ التغيرات القطبية لوظيفة نقل الحلقة المغلقة عن طريق ضبط معلمات الكسب. إن ظهور هذه التكنولوجيا لا يجعل تصميم أنظمة التحكم أكثر سهولة فحسب، بل يجعل من الممكن أيضًا تصميم الأنظمة بناءً على نسب تخميد محددة وترددات طبيعية.
لا يُستخدم موضع الجذر فقط لتحديد استقرار النظام، ولكن أيضًا لتصميم نسبة التخميد (ζ) والتردد الطبيعي (ωn) لنظام التغذية المرتدة.
لقد أدى الكمبيوتر التناظري "Spirule" الذي اخترعه إيفانز في عام 1948 إلى تحسين المرونة والتطبيق العملي لحساب موضع الجذر. تم استخدام هذه الأداة على نطاق واسع قبل ظهور أجهزة الكمبيوتر الرقمية لمساعدة المهندسين على إجراء تحليل موضع الجذر بشكل أكثر كفاءة.
وفقًا لنظرية إيفانز، فإن جذور النظام سوف تلبي دائمًا شروط زاوية وسعة معينة، مما يسمح للمهندسين بتحديد أداء النظام تحت معلمات مختلفة من خلال تصور بسيط. من خلال الفهم العميق للأعمدة، يمكن للمهندسين إصدار أحكام أكثر دقة أثناء عملية التصميم، مما يقلل بشكل كبير من احتمالية الفشل.
يمثل الرسم البياني لموضع الجذر المواقع المحتملة لتلك الأعمدة ذات الحلقة المغلقة على المستوى المعقد مع تغير معلمات النظام.
في عملية رسم موضع الجذر، يتم أولاً تحديد أقطاب الحلقة المفتوحة والأصفار، ثم يتم رسم الجزء الموجود على الجانب الأيسر من المحور الحقيقي لتحديد استقرار النظام في ظل ظروف مختلفة. إن رسم القطب كدالة للكسب لا يوفر فقط معلومات حول كيفية تصرف النظام في ظل ظروف التشغيل المختلفة، ولكنه يساعد أيضًا المصممين على فهم كيفية ضبط الكسب لتلبية احتياجات التصميم.
ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن طريقة موضع الجذر تفترض أن نظام التغذية المرتدة الشامل يمكن تقريبه جيدًا كنظام تربيعي، أي أنه يجب أن يكون له أزواج أقطاب مهيمنة واضحة. قد لا يكون هذا الافتراض صحيحًا بالضرورة في التطبيقات الحقيقية، لذا فإن إجراء عمليات محاكاة التصميم يعد ممارسة جيدة للتأكد من أن التصميم النهائي يحقق الأهداف المقصودة.
لكل نقطة موضع جذر، يمكن حساب قيمة الكسب K، والتي لا تؤثر على موضع نقطة الصفر في موضع الجذر.
لا يعد تحليل موضع الجذر أمرًا بالغ الأهمية للمهندسين عند تصميم أنظمة التحكم فحسب، بل يوفر أيضًا دعمًا قويًا للبحث العلمي. مع تقدم التكنولوجيا وتحسين قوة الحوسبة، استمرت أساليب موضع الجذر في التطور وأصبحت جزءًا لا غنى عنه من نظرية التحكم الحديثة.
لم يقتصر عمل والتر ر. إيفانز على تعزيز تطوير نظرية التحكم فحسب، بل أدى أيضًا إلى تعميق فهمنا لاستقرار النظام. لا تزال التكنولوجيا الكلاسيكية لتحليل موضع الجذر تستخدم على نطاق واسع في تصميم وتحليل أنظمة التشغيل الآلي المختلفة، وقد تركت بلا شك تأثيرًا عميقًا على المجتمع الهندسي.
مع تقدم التكنولوجيا، كيف سيستمر تصميم أنظمة التحكم في التطور؟
