الأنظمة التقنية – الدخل والمعالجة والخرج والتغذية الراجعة

ماذا تعرض

يمكن وصف النظام التقني بكتل: عنصر دخل تُضبط فيه القيمة المطلوبة، وعنصر معالجة وتحكم يقرر ما يجب فعله، وعنصر خرج يؤثر في الجسم المتحكَّم فيه. وعند وجود حلقة تغذية راجعة يقيس حساس الخرج ويعيد قيمته إلى المتحكم، فيقارنها بالقيمة المرجعية؛ وهذا هو النظام ذو الحلقة المغلقة. تستخدم المحاكاة تحكمًا بسيطًا بالتشغيل والإيقاف، لذا يتذبذب الخرج في نطاق ضيق حول القيمة المرجعية. أما من دون تغذية راجعة، فيواصل النظام ذو الحلقة المفتوحة إمداد الطاقة وينحرف بعيدًا عن الهدف.

طريقة الاستخدام

اختر «النظام التقني»، واضبط «القيمة المرجعية»، واضغط «ابدأ» والتغذية الراجعة مفعّلة؛ لاحظ المنحنى يرتفع ثم يتذبذب قريبًا من القيمة المرجعية. اضغط «إضافة اضطراب»، كفتح صنبور الماء البارد، وشاهد المتحكم يصحح الانحراف. ثم اضغط «إيقاف التغذية الراجعة» وكرر التجربة، واطلب من الطلاب توقع النتيجة أولًا. انقر كل كتلة في المخطط لتقرأ دورها، وقارن بين الأنظمة الأربعة لتحديد الحساس في كل منها.

المعاملات القابلة للتغيير

• النظام التقني سخان ماء سعة 20 لترًا – 2500 W, مكيف هواء للغرفة – 2500 W, طباخ أرز كهربائي – 700 W, خزان ماء على السطح بعوامة
• القيمة المرجعية (درجة الحرارة أو مستوى الماء) 16–110 °C أو cm
• تفعيل حلقة التغذية الراجعة (نظام ذو حلقة مغلقة)
• مستوى الاضطراب الخارجي 0–100 %
• سرعة المحاكاة 0.2–5 min/s

أسئلة للاستكشاف

1. في خزان الماء ذي العوامة، أي جزء يعمل حساسًا في حلقة التغذية الراجعة؟
2. ماذا يحدث لدرجة حرارة الماء في السخان عند إيقاف التغذية الراجعة، ولماذا؟
3. لماذا يتذبذب خرج النظام ذي الحلقة المغلقة حول القيمة المرجعية بدل أن يبقى عندها تمامًا؟