• Tín hiệu

Tín hiệu (signal) là một hiển thị, như là điệu bộ hoặc ánh đèn màu, làm phương thức để truyền thông tin (communication). Tín hiệu có thể là thông điệp được truyền theo phương thức như hiển thị hoặc điệu bộ vừa nêu. Trong cơ khí, tín hiệu có thể là chuyển vị, là mức biến đổi của áp suất, nhiệt độ. Trong điện, tín hiệu có thể là một xung hoặc một sự thay đổi của các đại lượng điện như điện áp, dòng điện, hoặc từ trường mà sự thay đổi đó đại diện cho một thông tin đã quy chuẩn. Trong các lĩnh vực đời sống thực, tín hiệu có thể là âm thanh, hình ảnh hoặc thông điệp được truyền đi và nhận được qua điện báo, điện thoại, truyền thanh, truyền hình v.v.

Ví dụ: Thông tin về nhiệt độ cao hay thấp có thể truyền trong môi trường keo, khi một hộp keo được dùng để đo nhiệt độ, vì ta biết keo giãn nở ra khi nhiệt độ của nó cao, thu nhỏ lại khi nhiệt độ của nó giảm. Khi này, tín hiệu về nhiệt độ chính là sự giãn nở của khối keo trong một hộp.

• Thông tin (information)

Thông tin là kiến thức, là hiểu biết có được từ nghiên cứu, kinh nghiệm hoặc được chỉ dẫn. Nó cũng có thể là hiểu biết về các sự kiện hoặc tình huống được thu thập hoặc nhận được từ giao tiếp. Hoặc nó là tập hợp các sự thật hoặc dữ liệu.

• Truyền tin, giao tiếp (Communication)

Truyền tin, hay giao tiếp, là hoạt động hoặc việc truyền thông tin, hoặc là thông tin được truyền đi; hoặc nó là quá trình mà thông tin được trao đổi giữa các cá thể thông qua một hệ thống chung của các biểu tượng, ký hiệu hoặc thái độ.

• Điều khiển (Control)

Điều khiển có nghĩa là ra lệnh, hướng dẫn, khống chế, điều chỉnh hoặc duy trì. Thuật ngữ “điều khiển” được dùng để bao hàm rất nhiều các hoạt động. Hiện thời, ta nên định nghĩa nó càng khái quát càng tốt, vì một hệ thống điều khiển cụ thể có thể thực hiện một hoặc nhiều các chức năng này.

Điều khiển có hai tác động quan trọng. Thứ nhất, điều khiển nghĩa là can thiệp vào hoặc tương tác với “cái” đang được điều khiển. Thứ hai, điều khiển nghĩa là có một “bộ điều khiển” (controller) và một cái gì đó để thực thi tác động điều khiển (bộ thực hiện - Actuator).

Mạch điều khiển (control loop) là một tập hợp các phần tử, chi tiết, thiết bị có quan hệ với nhau để thực hiện một chức năng điều khiển. Các thành phần cơ bản trong một mạch điều khiển gồm: cảm biến, thiết bị ra lệnh, thiết bị so sánh tính độ lệch, thiết bị thực hiện lệnh điều khiển và một đối tượng được điều khiển.

• Điều khiển mạch hở, điều khiển bằng tay (Open loop, Manual control)

Hình 1-2 là sơ đồ một mạch điều khiển mạch hở, không có phản hồi. Mức nước trong két (h) là biến được điều khiển, nhưng nó lại không được đo, được theo dõi. Người điều khiển sẽ ra lệnh đóng, mở van. Các tác động nhiễu như độ mở van cấp thay đổi, độ mở van ra thay đổi v.v. làm cho mức nước trong kết thay đổi. Nhưng, các nhiễu đó lại không được bù trừ tác động. Vậy, mạch điều khiển hở là mạch có tác động điều khiển hở, một chiều, không có tín hiệu phản hồi. Mạch điều khiển hở chỉ nên được dùng ở những nơi mà tác động nhiễu không làm thay đổi đáng kể giá trị của biến được điều khiển; Hoặc kết quả điều khiển hoàn toàn có thể dự đoán trước được.

Hình 1-2: Một ví dụ về hệ thống điều khiển mạch hở, điều khiển mực nước (h) trong két

Điều khiển mạch hở chỉ có ích khi hệ thống được xác định tốt trong đó mối liên hệ giữa tác động đầu vào và trạng thái của kết quả có thể mô hình hóa bằng một biểu thức toán học. Ví dụ, có thể quyết định mức điện áp cấp vào một động cơ điện lai một tải cố định để quyết định tốc độ quay của động cơ đó. Nhưng nếu tải của động cơ là không dự đoán được thì tốc độ động cơ phụ thuộc nhiều cả vào tải và điện áp cấp, do vậy hệ điều khiển mạch hở không thể điều khiển tốt được tốc độ động cơ điện.

Bộ điều khiển mạch hở thường được dùng trong các quá trình đơn giản vì tính đơn giản và giá thành thấp của nó, đặc biệt trong các hệ không cần lắm đến phản hồi. ví dụ điển hình là máy giặt, vì thời gian của từng công đoạn giặt, xả, vắt có thể định trước bởi người dùng. Tuy nhiên, khi cần máy phải tự thay đổi quá trình giặt cho phù hợp với trọng lượng giặt, thậm chí loại vải được giặt thì phải cần đến hệ thống điều khiển phức tạp hơn, như điều khiển thích nghi (adaptive controller), có phản hồi (mạch kín), hoặc kết hợp v.v.

Điều khiển tự động, Bùi Hồng Dương