Language
Country/Area
No result found
Từ cổ đại đến hiện đại: Walter R. Evans đã thay đổi thế giới lý thuyết điều khiển như thế nào?
Lý thuyết điều khiển, với tư cách là một môn kỹ thuật then chốt, có tác động sâu sắc đến tự động hóa và tính ổn định của hệ thống. Trong lĩnh vực này, Walter R. Evans chắc chắn là người tiên phong. Ông không chỉ đặt nền móng cho sự phát triển của lý thuyết điều khiển mà còn thay đổi hiểu biết của chúng ta về tính ổn định thông qua phân tích quỹ tích nghiệm đầy sáng tạo của mình.
Phân tích quỹ tích nghiệm là một phương pháp đồ họa được sử dụng để nghiên cứu nghiệm hệ thống khi chúng thay đổi theo các tham số hệ thống cụ thể, đặc biệt là các tham số khuếch đại.
Phương pháp quỹ đạo nghiệm số cung cấp một công cụ trực quan cho phép các kỹ sư dự đoán tính ổn định của các hệ thống vòng kín. Phương pháp này chủ yếu vẽ quỹ tích của các nghiệm hệ thống trên mặt phẳng phức và quan sát sự thay đổi cực của hàm truyền vòng kín bằng cách điều chỉnh các tham số khuếch đại. Sự xuất hiện của công nghệ này không chỉ giúp việc thiết kế hệ thống điều khiển trở nên trực quan hơn mà còn giúp thiết kế hệ thống dựa trên tỷ số giảm chấn cụ thể và tần số tự nhiên.
Quỹ tích nghiệm số không chỉ được sử dụng để xác định tính ổn định của hệ thống mà còn để thiết kế tỷ số suy hao (ζ) và tần số tự nhiên (ωn) của hệ thống phản hồi.
Máy tính tương tự "Spirule" do Evans phát minh vào năm 1948 đã cải thiện tính linh hoạt và thực tế của việc tính quỹ tích nghiệm. Công cụ này đã được sử dụng rộng rãi trước khi máy tính kỹ thuật số ra đời để giúp các kỹ sư thực hiện phân tích quỹ đạo nghiệm số hiệu quả hơn.
Theo lý thuyết của Evans, các nghiệm của một hệ thống sẽ luôn thỏa mãn các điều kiện góc và biên độ nhất định, điều này cho phép các kỹ sư xác định hiệu suất hệ thống theo các thông số khác nhau thông qua hình ảnh hóa đơn giản. Thông qua sự hiểu biết sâu sắc về cột điện, các kỹ sư có thể đưa ra những đánh giá chính xác hơn trong quá trình thiết kế, giúp giảm đáng kể khả năng hỏng hóc.
Biểu đồ quỹ tích nghiệm biểu thị các vị trí có thể có của các cực vòng kín đó trên mặt phẳng phức khi các tham số hệ thống thay đổi.
Trong quá trình vẽ quỹ tích nghiệm, các cực và số 0 của vòng hở trước tiên được đánh dấu, sau đó phần bên trái của trục thực được vẽ để xác định tính ổn định của hệ thống trong các trường hợp khác nhau. Vẽ cực như một hàm của độ lợi không chỉ cung cấp thông tin về cách hệ thống hoạt động trong các điều kiện vận hành khác nhau mà còn giúp các nhà thiết kế hiểu cách điều chỉnh độ lợi để đáp ứng nhu cầu thiết kế.
Tuy nhiên, cần lưu ý rằng phương pháp quỹ đạo nghiệm số giả định rằng hệ phản hồi tổng thể có thể gần đúng như một hệ bậc hai, nghĩa là nó phải có các cặp cực trội rõ ràng. Giả định này có thể không nhất thiết đúng trong các ứng dụng thực tế, vì vậy việc tiến hành mô phỏng thiết kế là cách làm tốt để đảm bảo rằng thiết kế cuối cùng đạt được các mục tiêu đã định.
Đối với mỗi điểm quỹ tích nghiệm, có thể tính giá trị khuếch đại K, giá trị này không ảnh hưởng đến vị trí của điểm 0 trên quỹ tích nghiệm.
Phân tích quỹ tích nghiệm không chỉ quan trọng đối với các kỹ sư khi thiết kế hệ thống điều khiển mà còn hỗ trợ đắc lực cho nghiên cứu khoa học. Với sự tiến bộ của công nghệ và sự cải thiện khả năng tính toán, các phương pháp quỹ tích nghiệm tiếp tục phát triển và trở thành một phần không thể thiếu trong lý thuyết điều khiển hiện đại.
Công trình của Walter R. Evans không chỉ thúc đẩy sự phát triển của lý thuyết điều khiển mà còn giúp chúng ta hiểu sâu hơn về tính ổn định của hệ thống. Công nghệ phân tích quỹ tích nghiệm cổ điển vẫn được sử dụng rộng rãi trong thiết kế và phân tích các hệ thống tự động hóa khác nhau và chắc chắn đã để lại tác động sâu sắc đến cộng đồng kỹ thuật.
Khi công nghệ tiến bộ, thiết kế hệ thống điều khiển sẽ tiếp tục phát triển như thế nào?
