Modern Control System အကြောင်း

 

ဒီတစ်ခါဖော်ပြသွားမှာကတော့ လျှပ်စစ်ကဏ္ဍမှာ အသုံးပြုတဲ့ Modern Control System အကြောင်း လေ့လာမိ သလောက် ဖော်ပြသွားမှာဖြစ်ပါတယ်။ Modern Control System ကလဲ သီးသန့်ရှိပြီး ကျယ်ပြန့်တဲ့ ဘာသာရပ်မို့ လေ့လာလို့မကုန်နိုင်တဲ့ ဘာသာရပ် ဖြစ်ပါတယ်။

Modern Control System မှာတော့ Open Loop Control System နဲ့ Close Loop Feedback Control System ဆိုပြီး (၂) မျိုးရှိပါတယ်။ နှစ်ခုကွာတာက Feedback System ပဲဖြစ်ပါတယ်။ Open Loop Control System က ကိုယ်ဖြစ်စေချင်တဲ့ Reference Setting တစ်ခုပေးထားရင် အဲဒီ Setting အတိုင်းပဲ အလုပ်လုပ်နေတာဖြစ်ပြီး Close Loop Feedback Control System ကတော့ ကိုယ်ဖြစ်စေချင်တဲ့ Output Setting တစ်ခုပေးထားရင် အဲဒါကိုရအောင် Output ကို ပြန်အာရုံခံ(Feedback)ပြီး Input နဲ့ Process ကို လိုသလိုထိန်းချုပ်မောင်းနှင်တာပါ။

ဥပမာတစ်ခုကြည့်ရင် ကျွန်တော်တို့ လေအေးပေးစက်(Air Con) ကို ဖွင့်တဲ့အခါ အပူချိန် Setting ကို Manual ထားမောင်းတာနဲ့ Auto မှာ ထားမောင်းတာကို ပြောတာပါ။ Manual မှာ လေအေးပေးစက်အပူချိန် Setting ကို ၂၀ ဒီဂရီမှာထားရင် လေအေးပေးစက်က စက်အထွက် အပူချိန်ကို ၂၀ ဒီဂရီနှုန်းနဲ့ လေအေးပေးစက်မပိတ်မချင်း မောင်းနေမှာဖြစ်ပါတယ်။ အခန်းအပူချိန်က ၂၀ ဒီဂရီနဲ့ အဲဒီအပူချိန်အောက်ရောက်လာလည်း သူကတော့ ဆက်ပြီး ၂၀ ဒီဂရီနဲ့မောင်းနေမှာ ဖြစ်ပါတယ်။ ဒါက Open Loop Control System ဖြစ်ပါတယ်။ Auto မှာ ထားမောင်းရင်တော့ အပူချိန် Setting ကို ၂၀ ဒီဂရီမှာထားရင် အခန်းအပူချိန်က ၂၀ ဒီဂရီအထက်ဖြစ်နေရင် သူက အနိမ့်ဆုံး အပူချိန်နဲ့ စမောင်းပြီး လေအေးပေးစက်က အပူချိန်အရုံခံစနစ်နဲ့ စောင့်ကြည့်မှာဖြစ်ပါတယ်။ အခန်းအပူချိန် ၂၀ ဒီဂရီရောက်တာနဲ့ အဲဒီအပူချိန်မှာရှိနေအောင် လေအေးပေးစက်ကို ထိန်းညှိမောင်းနှင်နေမှာ ဖြစ်ပါတယ်။ လိုအပ်ရင် ရပ်ပြစ်လိုက်ပြီး ၂၀ ဒီဂရီထက်ပိုတာနဲ့ စက်ကို ပြန်မောင်းမှာဖြစ်ပါတယ်။ အဲဒါက Close Loop Feedback Control System ဖြစ်ပါတယ်။

Modern Control System ကို အင်ဂျင်နီယာနည်းပညာတိုင်းလိုလိုမှာ အသုံးပြု တာကို တွေ့ရပါတယ်။ သူ့ရဲ့သီအိုရီက ထိန်းချုပ်တဲ့နေရာတိုင်းမှာ သုံးလို့ရနေတာမျိုးပါ။ လျှပ်စစ်ကဏ္ဍမှာ တွေ့ရတာကတော့ ဓာတ်အားပေးစက်ရုံနဲ့ ပတ်သက်ပြီး ထိန်းချုပ်မောင်းနှင်တဲ့နေရာ၊ အလိုအလျောက် မီးဖွင့်/ ပိတ်တာ၊ ရေ ဖွင့်/ပိတ်တာ၊ နေရောင်ခြည်ရရှိဖို့ နေကိုမျက်နှာမှုဖို့ ဆိုလာပြားတွေကိုချိန်ညှိတာ၊ အလိုအလျောက် မီးအားမြှင့်စက်၊ မီးပျက်တဲ့အချိန် မီးစက်အလိုအလျောက်မောင်းနှင်ခြင်း၊ လေအေးပေးစက်မောင်းနှင်ခြင်း စသဖြင့် များစွာရှိပါတယ်။ သုံးတယ် ဆိုတာ သီအိုရီကို သုံးတာဖြစ်ပါတယ်။ ထိန်းချုပ်ဖို့ရည်ရွယ်တဲ့အရာရဲ့ Process တစ်ခုလုံးမှာပါတဲ့ ထိန်းချုပ်မှုကို သက်ရောက်နိုင်တဲ့ အရာတွေ၊ ထိန်းချုပ်ပစ္စည်းတွေ၊ Input၊ Output တွေကို  သင်္ချာဖော်မြူလာတွေပြောင်းပြီး သီအိုရီကို အသုံးချကာ လိုအပ်တဲ့ ရလာဒ်ထွက်လာအောင် တွက်ချက် ဒီဇိုင်းပြုလုပ်တာဖြစ်ပါတယ်။

သီအိုရီအခြေခံအနေနဲ့ လေ့လာမိတာကတော့ လျှပ်စစ်ကဏ္ဍမှာ ဥပမာ ခုခံမှုပစ္စည်း(Resistor) ပေါ်မှာ ဖြစ်ပေါ်နေမယ့် ဗို့အား၊ လျှပ်စီးစတာတွေက အဝင်အထွက် တန်ဖိုးပြောင်းလဲသလိုသာ သူ့မှာသက်ရောက်တဲ့ ဗို့အား၊ လျှပ်စီးက ပြောင်းလဲမှာဖြစ်တဲ့အတွက် တပြေးတည်းဖြစ်နေတာမို့ သူ့ကို Linear ဖြစ်တယ်လို့ပြောလို့ရပါတယ်။ ဒါပေမယ့် လျှပ်ညှို့ပစ္စည်း(Inductor) နဲ့ လျှပ်သိုပစ္စည်း(Capacitor) တွေမှာကျတော့ သူတို့မှာဖြစ်ပေါ်နေတဲ့ ဗို့အား၊ လျှပ်စီး စတာတွေက အဝင်အထွက်တန်ဖိုး ပြောင်းသည်ဖြစ်စေ၊ မပြောင်းသည်ဖြစ်စေ သူတို့ကိုယ်တိုင်က အချိန်နဲ့အမျှ တန်ဖိုးပြောင်းလဲနေတာမို့ Dynamic ဖြစ်တယ်လို့ဆိုပါတယ်။ သူတို့တွေပါဝင်တဲ့ Circuit တစ်ခုကို လျပ်စစ်ဆိုင်ရာ သင်္ချာညီမျှခြင်းတွေချကြည့်တဲ့အခါ အချိန်အခြေအနေ State တစ်ခုအတွက် ကိုယ်စားပြုဖော်ပြတဲ့ Linear ပုံစံရော Dynamic ပုံစံ ရော ရောပါနေတတ်ပါတယ်။ အဲဒီ State တွေနဲ့ Process တစ်ခုလုံးကို ထိန်းချုပ်မောင်းနှင်ဖို့ Input (Control) Variable, State Variable, Output Variable, Feedback Signal, Reference Signal တွေကို သင်္ချာပုံစံ ညီမျှချင်းတွေ ကိုယ်စားပြုပြီး Output ကို တည်ငြိမ်မှု(Stable) ရှိရှိနဲ့ ရရှိအောင် ဒီဇိုင်းပြုလုပ်တွက်ချက်ကြတာ ဖြစ်ပါတယ်။ အဲဒီလိုတွက်ချက်တဲ့အခါ ညီမျှခြင်းတွေမှာ Dynamic Behavior ပါတဲ့ State တွေရဲ့ Differential Equation တွေက တိုက်ရိုက်တွက်ချက်အဖြေထုတ်ဖို့ခက်တာမို့ လွယ်ကူအောင် Laplace Tranform Tool တွေကို အသုံးပြုပြီး Linear Equation တွေဖြစ်အောင်လုပ်ပြီးမှ တွက်ချက် ဒီဇိုင်းပြုလုပ်ပါတယ်။ ပြီးမှ Laplace Tranform Tool နဲ့ ပြန်ပြီး State Value တွေရရှိအောင် ပြန်တွက်ထုတ်ပါတယ်။ Laplace Tranform Tool ကတော့ System Process တစ်ခုလုံးကို Analyse လုပ်တာဖြစ်ပါတယ်။

ညီမျှခြင်းတွေနဲ့ Process တစ်ခုလုံးကို မြင်ဖို့တော့ Transfer Function Block Diagram, Signal Flow Graph  စတာတွေနဲ့ ကြည့်ပါတယ်။ Stability Analysis နဲ့ Controller Design  ချည်းပဲ သက်သက် Analyse လုပ်ချင်ရင်တော့ Nyquist Stability Criterion, the Routh-Hurwitz Criterion, The Root Locus Method စတာတွေနဲ့ လုပ်ပါတယ်။

Electrical Power သမားတွေ အတွက်ကတော့ ဓာတ်အားပေးစက်တွေနဲ့ပတ်သက်ပြီး ထိန်းချုပ်တဲ့စနစ်ဖြစ်တဲ့ Automatic Generation Control နဲ့ သူနဲ့ဆက်စပ်တဲ့ ထိန်းချုပ်စနစ်တွေမှာ တွင်တွင်ကျယ်ကျယ်အသုံးပြုတာမို့ သိထားသင့်တယ်လို့ယူဆပါတယ်။ ပုံတွေကတော့ ရေနွေးငွေ့သုံးဓာတ်အားပေးစက်ရုံနဲ့ပတ်သက်သော Control System Block Diagram နဲ့ Transfer Function Block Diagram ပုံတွေပဲဖြစ်ပါတယ်။

Reference: Richard Dorf, Robert Bishop - Modern Control Systems, Global Edition

တစ်စုံတစ်ခုအသုံးဝင်မယ်လို့ယူဆပါတယ်။