ما هو نظام التحكم المفتوح

كل الأشياء التي توجد في

العالم

من حولنا وتوفر لنا المخرجات تحتاج إلى وجود تحكم مناسب، وبالتالي أصبح هناك ما يُعرف باسم أنظمة التحكم، ومنها

نظام التحكم في الحلقة المفتوحة، وفيه يتم إعطاء مدخلات مرجعية للنظام حتى يتم الحصول على المخرجات المطلوبة، إلا أنه لا يتم

النظر

في المخرجات التي تم تنفيذها بواسطة النظام للحصول على المزيد من المدخلات المرجعية.

ومن الممكن تعريف نظام التحكم المفتوح بأنه: أحد أنواع نظام التحكم الذي يعتمد فيه إخراج النظام على المدخلات إلا أن الإدخال أو وحدة التحكم تكون مستقلة عن إخراج النظام، ولا تشتمل تلك الأنظمة على أي حلقة تغذية مرتدة وبالتالي تُعرف كذلك باسم نظام عدم

التغذية الراجعة

أو التغذية المرتدة، وفي أنظمة الحلقة المفتوحة لا تُقاس المخرجات ولا يتم إعادتها إلى المدخلات.

أمثلة على نظام التحكم المفتوح

إن أنظمة التحكم المفتوح نجد أن تطبيقاتها موجودة في نطاق واسع في العديد من المجالات، ومن الأمثلة عليها ما يلي:

الدفايات الكهربائية.
الغسالات الأوتوماتيكية.
جهاز التحكم عن بعد للتلفزيون.
أنظمة التحكم في

إشارات

المرور

.
أنظمة فتح وإغلاق الأبواب الأوتوماتيكية.

نظام التحكم في الحلقة المفتوحة

إن أي النظام يتكون من جزأين، واحد منهما هو وحدة التحكم والآخر هو الذي يتم التحكم فيه، وبالأساس، تبعًا للإخراج المطلوب، يتم توفير مدخلات لجهاز التحكم في النظام، بالاعتماد على المدخلات التي تم تحقيقها، فإن وحدة التحكم تقوم بتوليد إشارة التحكم التي يتم تغذيتها إلى وحدة المعالجة، وهكذا وفقًا لإشارة التحكم، يتم تطبيق المعالجة التي تتناسب مع الإشارة ويتم تحقيق الإخراج.

إلا أنه تبعًا لعدم وجود مسار تغذية مرتدة في هذا النظام، فإن ما إذا كان الناتج الذي تم تحقيقه مرغوبًا فيه أم لا ليس له علاقة به، ولذا ذلك هو السبب في القول بأنه في نظام الحلقة المفتوحة يكون الإدخال به مستقلًا عن المخرجات، ويجدر ذكر أن ذلك يؤدي إلى إنتاج خطأ بصورة عامة في النظام إذ أنه ليس هناك فرص لضبط الإدخال حينما يظهر الإخراج تباينًا عن القيمة المتوقعة، ويُمكن توضيح هذا الأمر من خلال المثال التالي:

كل شخص على دراية بأمر تشغيل وحدة تحكم

إشارات المرور

التي تتواجد في تقاطعات الطرق المتنوعة، ومن الجدير بالذكر أن الإشارات الثلاث التي تم إنشاؤها من خلال وحدة التحكم تعتمد بصورة أساسية على

الوقت

، إذ يتم وضع توقيت داخلي لجهاز التحكم في وقت تصميم النظام، ولذا حينما يتم تثبيت أجهزة التحكم بداخل إشارات المرور عند التقاطعات، يتم عرض كل إشارة عن طريق وحدة التحكم في الوقت المناسب، بصرف النظر عن الاندفاع الموجود على أي جانب.

فهنا ليس هناك علاقة للنظام بالمخرجات التي يتم توليدها إذ أنه لا يغير المدخلات تبعًا لحركة المرور الموجودة على أي جانب مُحدد أو أي عامل آخر، ببساطة بعد فترة زمنية محددة، وفقًا للإدخال الذي تم تقديمه في البداية، يقوم النظام بتوليد الإخراج، وتستخدم المدخلات بصورة أساسية من أجل توفير تسلسل التوقيت للنظام، ولذا يشير ذلك بكل وضوح إلى أنه أيًا كانت النتائج التي تم تحقيقها، فإن المدخلات سوف تبقى مستقلة عنها.

مزايا نظام التحكم المفتوح

هناك عدد من المزايا التي تتوفر في أنظمة التحكم ذات الحلقات المفتوحة، وفي التالي توضيح لبعض تلك المزايا:

العملية مريحة جدًا.
يظهر الإخراج المقدم من النظام الاستقرار.
تتميز تلك الأنظمة بأنها بسيطة في البناء والسهولة في الصيانة.
تبعًا لقلة عدد الوحدات الموجودة به، فيكون النظام اقتصاديًا بصورة عامة.

عيوب نظام التحكم المفتوح

إلى جانب المزايا المتوفرة في نظام التحكم المفتوح فإن هناك كذلك بعض العيوب، وفي التالي توضيح لها:

أنظمة التحكم المفتوحة تكون أكثر عرضة للأخطاء.
تحتاج تلك الأنظمة المفتوحة إلى إعادة المعايرة في الأوقات المناسبة.
من الممكن أن تكون التغييرات في الإخراج المطلوب نتيجة إلى اضطرابات داخلية أو خارجية. [1]

أنظمة التحكم الكهربائية

إن أنظمة التحكم الكهربائية عبارة عن ربط مادي للأجهزة المؤثرة على سلوك الأجهزة الأخرى أو الأنظمة، وتتشكل الأنظمة الإلكترونية البسيطة من إدخال وعملية ومخرج، ومن الجدير بالذكر أن كلًا من متغيرات الإدخال والإخراج للنظام هي إشارات، ومن أمثلة تلك الأنظمة مضخات الدوران، الضواغط، أنظمة التصنيع، وغيرها، ويجب العلم بأن

أنواع نظام التحكم

تتمثل في نوعين مختلفين، وهما نظام الحلقة المفتوحة أو نظام الحلقة المغلقة، كالتالي:

نظام التحكم في الحلقة المفتوحة

أنظمة التحكم في الحلقة المفتوحة عبارة عن نظام لا يقوم فيه الإخراج بعمل التغذية المرتدة للإدخال من أجل تصحيح الاختلافات، عوضًا عن هذا يختلف الإخراج عن طريق تغيير المدخلات، وذلك يدل على أن الظروف الخارجية لن تؤثر على مخرجات النظام، مثل جهاز التدفئة المركزية الذي يتم التحكم فيه عن طريق جهاز توقيت والذي يتم تشغيله بين أوقات محددة مسبقًا بصرف النظر عن مستوى الراحة الحرارية للمبنى، ومن مزايا هذه الأنظمة أنها بسيطة وسهلة التصميم وتبقى ثابتة بصورة عامة، وعلى الرغم من هذا قد تكون غير دقيقة وغير موثوقة نتيجة عدم تصحيح الإخراج تلقائيًا.

نظام التحكم في الحلقة المغلقة

إن نظام التحكم المغلق عبارة عن نظام يؤثر فيه الإخراج على الإدخال من أجل الحفاظ على قيمة الإخراج المطلوبة، ويتم تحقيق هذا عن طريق توفير حلقة التغذية الراجعة، فمثلًا من الممكن أن تشتمل الغلاية على منظم حرارة لدرجة الحرارة يعمل على مراقبة مستوى الراحة الحرارية للمبنى، إلى جانب إرسال إشارة مرجعية للتأكد من أن وحدة التحكم تقوم بالمحافظة على درجة الحرارة المحددة، ومن مزاياها أنها دقيقة، ومن الممكن جعلها أكثر أو أقل حساسية بالاعتماد على الاستقرار المطلوب للنظام، إلا أن من عيوبها أنها أكثر تعقيدًا من ناحية تصميم نظام مستقر.

أنواع التحكم

إن أنواع التحكم مختلفة ومتعددة، وكل منها له استخدامه وخصائصه، وفي التالي أنواع التحكم المستخدمة في حياتنا:

التحكم

اليد

وي

ذلك النظام لا يقوم باستخدام عناصر تحكم تلقائية، ويتم توفير الارتباط فيه عن طريق المشغل البشري.

تحكم شبه آلي

يتم فيه تنفيذ سلسلة متتالية من العمليات بصورة تلقائية بعد أن تبدأ بواسطة عامل بشري، مثل بدء تشغيل محرك كهربائي.

تحكم تلقائي

يُستبدل المشغل البشري بوحدة تحكم مراقبة للنظام مقارنة بالقيمة المطلوبة، وهذا استخدام حلقات التغذية الراجعة من أجل اتخاذ الإجراءات التصحيحية إذا تطلب الأمر.

السيطرة المحلية

يُستخدم المستوى، عجلة اليد أو أي مرفق آخر مثبت على

الوحدة

“محليًا” كوسيلة للتحكم والتغيير.

جهاز التحكم

تُوصل وحدة التنظيم بجهاز تشغيل مركب على مسافة بعيدة بواسطة نقل الطاقة عن طريق الوصلات الكهربائية، مثل جهاز تحكم عن بعد لتشغيل تكييف الهواء.

تشغيل / إيقاف التحكم

يمكن أن تشغل الوحدة التنظيمية مكانًا واحدًا فحسب من الموضعين المتاحين “تشغيل” أو “إيقاف تشغيل”، مثل مفتاح التشغيل والإيقاف للأضواء.

التحكم خطوة بخطوة

من الممكن أن تقوم الوحدة المنظمة بتشغيل أكثر من موقعين، إلا أن الإجراء يتم في خطوات بدلًا من أن يكون مستمرًا. [2]