بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
درس کاربرد فن آوری اطلاعات در پزشکی
اسلاید 2 :
کنترل سیستم های بیولوژیکی
فصل دهم
اسلاید 3 :
بسم الله الرحمن الرحيم
كاربرد فنآوري اطلاعات در پزشكي- كنترل
اسلاید 4 :
سیستم:
سیستم عبارت است از مجموعه ای از اجزای فیزیکی که با ترتیب خاصی به یکدیگر متصل یا مربوط شده اند و مجموعه مزبور به صورت یک واحد منسجم برای رسیدن به مقصود مشخص یا ارضا شرط ویژه ای عمل نماید.
کنترل:
کلمه کنترل به معنی تنظیم، هدایت یا فرماندهی بکار میرود.
اسلاید 5 :
سيستم كنترل
سيستم كنترل :مجموعه اي از اجزاء به هم پيوسته است كه هدف آن فراهم كردن پاسخ مطلوب مي باشد.
منظور از كنترل يك سيستم اين است كه رفتار يك يا چند متغير آن به صورت مطلوب در آيد.
مثال :در راندن خودرو ، كنترل به نحوي انجام مي شود تا شخص با طي يك مسير به مقصد مورد نظر برسد.
اسلاید 6 :
علامت یا سیگنال signal:
هر نوع محرکه ای است که برای انتقال اطلاعات بکار گرفته شود را علامت یا سیگنال گویند.
در سیستم های فیزیکی محرکه هایی مثل جابجایی، فشار، ولتاژ، جریان و حرارت می توانند برای انتقال اطلاعات و به عنوان سیگنال مورد استفاده قرار گیرند.
اسلاید 7 :
مدار برگشت یا پسخورد سیگنال خطا:
مدار برگشت یا پسخور Feedback:
انتقال مجدد علائم خروجی و اعمال آنها به سیستم به عنوان ورودی، از طریق مدار برگشت را پسخوراندن مینامند. در چنین حالتی جمع جبری ورودی و خروجی را ورودی ثانویه تلقی می کنند.
سیگنال خطا error signal :
جمع جبری ورودی و خروجی مدار برگشت را خطا می نامند و گاهی آنرا به عنوان ورودی ثانویه به سیستم کنترل در نظر می گیرند.
اسلاید 8 :
اغتشاش disturbance :
هر نوع علامت ناخواسته ای که به یک سیستم کنترل وارد شده و منشا تغییرات و واکنشهای نامطلوب در خروجی سیستم شود به عنوان اغتشاش شناخته میشود. اغتشاش می تواند اختلالات عمده ای در فرایند کنترل بوجود آورند و لذا حذف آن اهمیت ویژه ای دارد.
اسلاید 9 :
ورودی و خروجی:
ورودی input :
تحریک یا فرمانی است که از سوی یک منبع انرژی خارجی به سیستم کنترل وارد شده موجب پیدایش واکنش از سوی سیستم میگردد.بدین ترتیب ورودی منشا تولید پاسخ از سوی سیستم کنترل میشود.
خروجی output
پاسخی است که از سیستم کنترل به عنوان عکس العمل در برابر ورودی، خارج میشود.ممکن است این پاسخ همان واکنشی که از سیستم انتظار میرود نباشد.
اسلاید 10 :
بلوك دياگرام:
براي سادگي اجزاء كنترل شونده و كنترل كننده با بلوك دياگرام نشان داده مي شوند. هر بلوك ارتباط ميان ورودي و خروجي يا رابطة علت و معلولي فرايند را نشان مي دهد.
اسلاید 11 :
تابع تبدیل: transfer function
تابع تبدیل یک سیستم عبارت است از نسبت خروجی سیستم به ورودی آن. در صورتیکه شرایط اولیه صفر باشد معمولا از ورودی و خروجی تبدیل لاپلاس گرفته و نسبت تبدیلات لاپلاس خروجی به ورودی که اطلاعات زیادی در مورد رفتار ویژگیهای فیزیکی سیستم را ارائه میکند تابع تبدیل در فضای لاپلاس یا مختصرا تابع تبدیل مینامند.
* در ارتباط با سیستم های گسسته بجای تبدیل لاپلاس از تبدیل (z-transform) استفاده میشود.
اسلاید 12 :
معادله مشخصه: characteristic equation
مخرج تابع تبدیل سیستم کنترل را معادله مشخصه مینامند. همین معادله است که در بحث پایداری در سیستم های کنترل بسیار مورد استفاده قرار میگیرد.
Y(s)=G(s)E(s)
E(s)=U(s)-H(s)Y(s)
Y(s)=G(s)[U(s)-H(s)Y(s)]
Y(s)=G(s)U(s)-G(s)H(s)Y(s) Y(s)[1+G(s)H(s)]=G(s)U(s)
System transfer function =Y(s)/U(s) =G(s)/[1+G(s)H(s)]
System characteristic equation= 1+ G(s)H(s)
اسلاید 13 :
سیستم های کنترل خطی و غیر خطی Linear and nonlinear control systems
وقتی مقدار سیگنالهای موجود در یک سیستم کنترل در حدی باشد که اجزا سیستم به طور غیر خطی عمل کنند( یعنی اصل جمع اثار بر رفتار آنها حاکم باشد) سیستم را خطی در نظر میگیرند.
اما وقتی که مقدار علائم از حد عملکرد خطی خارج شود سیستم به طور غیر خطی عمل خواهد کرد، مثل حد اشباع در آمپلی فایرها.
اسلاید 14 :
سیستم های کنترل زمان-ثابت و زمان-متغییر:
سیستم های کنترل زمان-ثابت و زمان-متغییر
Time-invariant and time-varying control systems
- هرگاه پارامترهای یک سیستم کنترل با گذشت زمان تغییر نکرده و به طور دائم ثابت باشد، سیستم را زمان ثابت یا LTI میخوانند.
- حال آنکه اگر پارامتری در سیستم موجود باشد که با زمان تغییر کند سیستم را زمان متغییر میخوانند
اسلاید 15 :
سیستم های پیوسته و گسسته زمانی:
سیستم های کنترل پیوسته و گسسته زمانی
Continuous-time and discrete-time control systems
- در سیستم های کنترل پیوسته زمانی کلیه سیگنالها در تمامی بخش های سیستم به صورت تابعی پیوسته از متغییر زمان هستند.
- درحالیکه در سیستم های گسسته حاوی علائمی به صورت پالسهای منفرد بوده و نقل و انتقال اطلاعات معمولا از طریق کدهای رقمی انجام میشود.
اسلاید 16 :
متغییر مختلط و تابع مختلط:
* متغییر مختلط:
یک متغییر مختلط مانند s فرض میشود که دارای دو مولفه است.یک مولفه حقیقی و یک مولفه مجازی یا موهومی.
* تابع مختلط:
تابع G(s) را تابعی مختلط از متغیر مختلط s خوانند اگر برای هر s مقداری متناظر با آن مثل G(s) وجود داشته باشد. از آنجا که s دارای قسمت حقیقی و موهومی است پس G(s) نیز دارای بخش حقیقی و موهومی میباشد، یعنی:
G(s)=Re (G)+j Im(G)
اسلاید 17 :
توابع تحلیلی و نقاط منفرد و قطبهای یک تابع:
توابع تحلیلی:
تابع G(s) از متغیر مختلط s را تابع تحلیلی می خوانند اگر تابع G(s) و همه مشتقات آن در ناحیه مزبور موجود باشند.
نقاط منفرد و قطبهای یک تابع:
نقاط منفرد یک تابع مختلط، نقاطی از صفحه s هستند که در آنها تابع یا مشتقات آن موجود نباشد.
قطب معمولی ترین نوع نقاط منفرد بوده و نقش بسیار مهمی در مطالعه سیستم های کنترل دارد.
اسلاید 18 :
دسته بندی سیستم های کنترلی
كنترل حلقه باز
كنترل حلقه بسته
اسلاید 19 :
كنترل حلقه باز open-loop control system
سيستم كنترل حلقه باز يك كنترل كننده و عملگر را به كار مي برد تا پاسخ مطلوب را به دست آورد . فرمان هاي كنترلي توسط كنترل كننده صادر مي شد و عملگر فرمانها را بر روي سيستم كنترل شونده اعمال مي كند.
اسلاید 20 :
سيستم كنترل حلقه بسته (فيدبك)
در سيستم كنترل حلقه بسته (فيدبك)، خروجي واقعي سيستم اندازه گيري مي شود و مقدار آن با پاسخ مطلوب مقايسه مي شود (شكل 1ب) بر اساس ميزان اختلاف موجود كنترل كننده فرمان مناسب را صادر مي كند و عملگر اين فرمان را بر روي سيستم اجرا مي كند.
