188
א א א אF F E E ٢٥٤ ٢٥٤

التحكم الآلي

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: التحكم الآلي

אאאאFFEE

٢٥٤٢٥٤

Page 2: التحكم الآلي

א ٢٥٤ א

אאFE

،،אא،אW

אאאאאאאאאאאא،אאאאאא

אאאאאאאאאאא؛אא

אK אאאאאאא

א ،א אאאאאאאא،אא

א א ،א אא א א א א א א אא א א א

אא،אאאא،אאא?אא J

? ? ? א אאאאאאK

אאאאאאא،א،אאאא

אאאאאK

אאאא؛אK

אאאא

Page 3: التحكم الآلي

א ٢٥٤

אאFE

אאאאא،אאאאאAutomatic control

אאאK אאאאאא

אאאאאאKאאאאאאאאK

אאאאאאאאKאאא

אאאK ،אאא

אאKאאאאאאאאא

אאאאאאאאKאאאא

אK אאPlantאאאאאא

אאWאאאא؟אאאאאא؟א؟

אאאW

אאWאאאאאאאאאK

אאWאאאאאאאא،א،א،אאאKKKאK

אאWאאאאאאאאאאK אאאWאאאאאאאא

אאאאאK אאWאאאאאאא

אאאאאאאאK

Page 4: التحكم الآلي

א ٢٥٤

אאFE

אאWאאאאאאאאאRouth

אאK

אאאאW ١٧٦٩ אJames Watt’sאאאא

אfly ball governor ١٨٦٨ אJ.C.Maxwellאא ١٩١٣ Henry Fordא ١٩٢٧ H.W.Bodeאא ١٩٣٢ H.Nyquistאאאא ١٩٥٢ אאMassachusetts Institute of Technology

١٩٥٤ George Devol ١٩٦٠ א١٩٦١ ١٩٧٠ אא ١٩٩٤ אאאאאאאאK

א،אאאא

אאאאאאאאK

Page 5: التحكم الآلي

אאאאאא

אאאא

א

א

א

١

Page 6: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١ -

אא Jאאא J

אאW אא

אאאאW ∗אאא ∗אאאאא ∗LאאאK ∗אאK

אאאWאאא١٠٠٪

אאW٤

אאW

١ J אאאאאK ٢ J אאאאK ٣ J K

אאW

Page 7: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ٢ -

אאWאאא ١ JW

אאאאאאאאאK

אאאאאאאאKא

אאאאK

F١ J١Eאאאh0אKאhאאאאאFloatאqi(t)

אאKאאאאאControl-valveאh0K

F١ J١WEאFE

برغي تعديل

Page 8: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ٣ -

F١ J٢EאאאK אאObjectאK

אאBrainאאאאאאHandאאאאאאאאEye

אאאאאאאאאאKאאאא

Kאאאא

F١ J٢EאאFE

F١ J٣Eא،

אאאאאאאאאאאאאKאאאFactoriesK

אאאאאאאאאProduction planאאאא

אאאאאKאאאאאא

אK

الهدف

א

א

א

Page 9: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ٤ -

F١ J٣WEFE

אאאאאEngineering systemsאאאא،

א،אאאאאאא،אאא،אאא

א،אאאאאאאKKKKאK אאאאBiological systemsא

אאאאאאאאאאאא

אא،אאאאאאאKKKאK

אאאLarge scale systemsאא،אאאאאאאאאאאא،אאאאא

אאKKKKאK אאאW

אאאאאא؟

אאאאאאאאאאאW

א

א

א

Page 10: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ٥ -

J אInformation flowFא J JKKKKאE

אKאאאאאאאאאF١ J١EאאאK

J אאאאW ♦אא

אFאא–א–אKKKאKE

♦אאאאאאאFא JאKKKאKE

١ J١אאW

אאאאאאאאאאאאאאאא

א،Kאאאאאאא

אאאאאK אאאאאRobot

אאKאאאאאאאא

אאאאאאKאאאאאאאאאאKאאאאאאא

אאאאKאאאא

אאאאK

Page 11: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ٦ -

١ J٢אאW אK

٢ JאאאAutomatic control systemsW

אאאאאאאאאאא

אKאאאSystem objectiveאאK

אאאאאאאאאK

אאאאK

٢ J١אאאheat exchangerW F١ J٥Eאאאא

אאאאאVoltage amplifierאא

אאאאאKאאאאאא،אאאא

אאאאאאFא JאKKKאEאאאאKF١ J٥Eאא

Page 12: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ٧ -

F١ J٥WEאא

אאאא

٢ J٢אאW

אאאאאאאאאאאאאאאאאא،

אאאNilesatArabsatאאK

א

אאא

א

אאא

א

אאא

א

א

אאא

Page 13: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ٨ -

F١ J٦WEא

F١ J٧WEאאא

٢ J٣W

F١ J٨EאF١ J٨Eאאאאאאאא

אאאאאאאאא

אK

א אא

א

אא

א

Page 14: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ٩ -

F١ J٨WE

F١ J٨WEאא

TR1Wאאא،TR2Wא٢ J٤W

F١ J٨EאF١ J٩Eאאאאאאא

אאאאאאאאאא

אאK

א א

א

א

Page 15: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٠ -

F١ J٨WE

אא

٢ J٥אאאW F١ J١٠EאאאאאKאא

ProgrammerאKאאאא

،אאK

א אא

אא א

Page 16: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١١ -

F١ J١٠WE

٣ JאאאאאW

אאאאאאאא

FeedbackKF١ J١١EאאK

F١ J١١WEאאאא

אPlantFλEExternal disturbanceאאFrEReference signalFεEError signal

אאאאFyEControlled variableאאFrKE

א المنظم جهاز البرمجة

المقارن الخرج

r ε א א

א

א

א

µ

λ

א

אא

א

אy

Page 17: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٢ -

אFεEאControllerאFµEControl actionאPlantאאאK

אאBlock diagramאF١ J١١Eאאאאאא

אK ٣ J١אplantW

אאאאאאאאאאאאאאFyEControlled variable

F١ J١٢KE אExternal disturbanceFא

אStochasticEאאאKאא

אFµEControl actionאאFλEאא

אKF١ J١٢EאאאאK

F١ J١١WEאאאא

٣ J٢אאW

אאאאאSensorאאאאK

אא אא

א

Page 18: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٣ -

אאאאאאFאאאKKKKאEא

אTransducerאאאאK

٣ J٣אW אControl lawאאאא

אFεEError signalאFµEControl actionאאKאאא

KאאComparatorאאאאאאאSet point

deviceK ٣ J٤אאW

F––אKKKKKאEKאאאא

٣ J٥אאאאW אאאאאאאא

אאאFµEאאאK

٣ J٦אאW אאאאאאKא

אאאאאFεEError signalאא

אKאאאאאאאאא

אאאאאK

Page 19: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٤ -

٣ J٧אאאאW אאאאאאאא

אאאאאאאאKאאאאא

אאFεEError signalK ٣ J٨אאאאאW

אאאאאא،אאאאאאאK

٣ J٩אאאאServomechanismW אאא

אאאאKKKK

٣ J١٠אאObjective functionW ،אאא

אאאאאObjective function،אאאאK

אאאPlantKKKאK

אא،אComparatorאאF١ J١Eא،

אאאאאאFKEאאא

אאאאא،אאאאאאאאאאא

F١ J١EאאאאאאInput signalsאאאאא،

Output signalsאאאאאא

Page 20: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٥ -

אאאאF١ J١٠EאאאK

א

אא z=x-yz=x+r-y y=f(x,t) F١ J١E

אאאאF١ J١٣EאH,GאאG

א،אאHאאKאאאא،א

FEOpen-loop systemK

F١ J١٣WE

x + z

y - f(x,t) x y

G

H

r E Y

-

+

y -

z x + r

Page 21: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٦ -

אא •אאאאאאאאאא

،אאאאאאK

•אאאאאאKאאאאאא

אאאאאK •אאא

אאאFFeedbackKE •א،אאאאאא

אאאאFError signalEאאKא

אאאאאK •אאאאאW

Jא Jאא Jא Jאא Jאאאא Jאאאאא Jאאאא Jאא

Page 22: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٧ -

J١ J ١W

١ J אאאא،אא،אא؟

٢ J א؟אאא ٣ J אא؟ ٤ J ؟אאאאאא ٥ J אא؟

٢W אאאאאW

١ JאאאאW،א

אאK

EFFE

٢ JאאאאאאאK

EFEF

٣ JאאאאאאK

EFFE

٤ Jאאאאאאאאאאא،א

אK

EFEF

٥ JאאאאאאK

EFEF

Page 23: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٨ -

٣W XאאW

١ J אאW J אאאK

J אאאאK J אK

٢ J אאאאאא

אW J אאא

אאK J אאאא

אK J אאא

אK

٣ J אאאאאאאW

J אאKKKKKK J א J KKKKK J א،אאKKKK

Page 24: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٩ -

W J١ J

١W ١ Jאאאא،אא،אאW

Gא GאאאWאא،אא

אK ٢ JאאאאW

GאאK GאK GאאאאאK

٣ Jאא אK

٤ JאאאאאאWא١١אK ٥ J،אאאאאא

אאאאאא אאאK

٢W

אאאאאW

١ JאאאאW،אאאK

EFFxE

٢ JאאאאאאאK

EFFxE

Page 25: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ٢٠ -

٣ JאאאאאאK

FxEEF

٤ Jאאאאאאאאאאא،א

אK

FxEEF

٥ JאאאאאאK

FxEEF

٣W XאאW

١ JאאW JאאאKFxE

JאאאאK JאK

٢ Jאאאאאאא

W Jאאא

אאK Jאאאא

אKFxE Jאאא

אK

Page 26: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ٢١ -

٣ JאאאאאאאW

JאאKKKKKK JאKKKKKFxE Jא،אאKKKK

Page 27: التحكم الآلي

אאאא

אאאא

א

א

٢

Page 28: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٢٢ -

אא אא

אאW אא

אאאאW ∗אK ∗אאא ∗א،אאאאא،،،א،אא

אK ∗אK ∗אאK

אאאWאאא١٠٠٪

אאW٦

אאW

١ JאאאאK ٢ JK

אאW

Page 29: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٢٣ -

אאWאא אאאאאאא

אאא،אאW،אאאא،א،א،،אK

١ JאSensorW ١ J١W

אFKEאאאאK

F٢ J١WEאא

١ J٢אאActive sensorW

אאאאאאאF،א،KKKKאE،אאW

Gא Jthermoelectric sensorK G JPiezoelectric sensorK GElectromagnetic sensorK G JPhotoelectric sensorK G JPhotovoltaic sensorK

אא

א

KKK

0-20 mA3-15 psi

Page 30: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٢٤ -

١ J٣אאPassive sensorW אאimpedanceאאאאK

אאW G،אא،אאא،א

א،אK Gא،،אTenso-sensorK

אW

٢ JאאFא J J J Jא J J

WE ٢ J١אאW ٢ J١ J١אאW

אאW Jאאאא

אK Jmacroscopicאאאאא

Fא،אאאelectric resistivityKEKKKKK ٢ J١ J٢אאW

אאאW

אא

אא

Page 31: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٢٥ -

GאאCelsius8CK אאא08Cאא1008C

K

GKelvin8KK T(8C)=T(8K)-273.15

W1(8C)=1(8K) GאRankin8RK GFahrenheit8FK

W1(8R)=1(8F)

٢ J٢WאCelsiusKelvinRankinFahrenheitK

٢ J١ J٣אאDilatation thermometersW

אאאא،אאא،אאאאאאא

0 273.15

KELVIN(8K)

CELSIUS(8C)

RANKIN(8R)

FAHRENHEIT(8F)

-273.15 0

491.670

-459.67 32

Page 32: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٢٦ -

KאאאאאאאאK

JאאאW אאא

KאאאאאאאאאאאK

GאאאאאאאאW )Pentane( -200 → 20

ethanol -110 →100

toluene -90 →100

creosote - ethanol -10 →200

FMercuryE -38 →+650

Mercury - Thallium -58 →+650

Mercury - Gallium 0 →1 000

אאאאאאW GIena4508CK GSupermax6308CK Gsilica10008CK

٢ J٣W

א

Page 33: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٢٧ -

JאאאאW אאWPV = nRT

WPW،אאVW،אR=8,31 J.mol-1.K-1،TWאאא8KK אW

P=RT/V R/VאאאK

٢ J٤W

Gאאאאאאאאא

אW helium -267,8°C

hydrogen -239,9°Cnitrogen -147,1 °C

Carbonic gaz -31,1°C

א1%אא JאאאאW

אυאאאאLאא،K

א

אBoudron Tube

Page 34: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٢٨ -

GאW ،אאא

אא،אאאאK

WאIron alloyאInvarאK

٢ J٥Wא

GאאLinear pyrometerFאאאWE אאאאאא

אאאK

٢ J٦Wאא ٢ J١ J٤אאאElectric thermometersW

אאא،אאאאאאאאKאאאאא

אאFא،EאאאאאאאK

אאאא

אא אא

Page 35: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٢٩ -

אאאאאאKאאאW • אאPassive sensorאאאK • אאActive sensorאאאאאK

٢ J٧WאאRTD(Resistance Temperature Detector)

אאאאאא

אאאאKאאאא،אאאK

JאאW אא،Rאאυ

אאW R=R0(1+a1T+a2T2)

RWאFאWohmEאT8C R0WאFאWohmEא08CK TWאא8C

א

א

א

Page 36: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٣٠ -

a1،a2W a1،a2R0،אאא

אאאאאW אאF°CE א אFmAE

0 25 50 75

100

100.0 109.9 119.8 129.6 139.3

4 8 12 16 20

אW 1008CW100.0=R0(1+0a1+02a2)FE 119.88CW119.8=R0(1+50a1+502a2)FE 139.38CW139.3=R0(1+100a1+1002a2)FE

אFWER0=100ςK R0=100ςאFEFEW

119.88CW0.198= 50a1+2500a2)FE 139.38CW0.393= 100a1+10000a2)FE

אa1a2W a1=0.00399 a2=-6x10-7

אW R=100(1+0.00399T-6x10-7T2)

אאאאאא

אK

א -190 → 250

א -60 → 180

א -250 → 1100

Page 37: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٣١ -

אא،אאאאאPT100K

٢ J٨WPT100

JאW

אאאא١٥٠10008Cא،W

GאFe2O3K GאMgAl2O4 GאZn2TiO4 .

אאאאאא

אאאאאאW

א

א אא

Page 38: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٣٢ -

٢ J٩Wאא

א،אF١=א 12،א=550KEאאK

٢ J١٠Wאא

،אאאאK

GאאW אאW

אאא

١ J

אא 8C

אς

T:אא R:א I : א

V : א

א אא

Page 39: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٣٣ -

٢ J

٣ Jא

Wheatstone

J אאאאW אאאאאאאאא

אאאאK،אאאאאאK

٢ J١١W

אאL JאאאW

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 0 50 101 151 202 253 303 354 405 45610 507 558 609 660 711 762 814 865 916 96820 1019 1071 1122 1174 1226 1277 1329 1381 1433 1485

א

אא

T:אא R:א

R(08C) : R08C

Page 40: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٣٤ -

Wאאאא48C278CK

48CWאאאא202µV 278CWא1381µV

אFW1381-202E1179µVK GאאאאאW

אאאאאאאFKKKKאEאא

אאאאאאאW

א אא %

K J 0°C à 1100°C 1,5

J -180°C à 1300°C T -185°C à 300°C 0,5

J -250°C à 400°C

J 20°C à 700°C 1,5

J -180°C à 750°C

E - 0°C à 800°C 1,5 אאא

J -40°C à 900°C

R - 13% 0°C à 1600°C 1

א

Page 41: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٣٥ -

0°C à 1700°C

S - 10% 0°C à 1550°C 1

0°C à 1700°C א

٢ J١٢Wאאאאאאא GאאאאאW

אאאאאאאאא،אאאK

אא8C

א

mV

Page 42: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٣٦ -

٢ J١٣Wאאאא

אאA’B’אאאאאאAB،אאאאאאK

Constantan T Constantan

Constantan J Constantan

Constantan V Cupronickel S J 10 %

W אאאאאFאEא

27008Cאאאאאא،אא

אאאK JאאW

אאאאאאאאאאאFאאאEאאKאא

، JאK אאאאאK

אאאאאאאאW JאאF20008CE

א

A’

B’

Page 43: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٣٧ -

JK JK JK JאאK

٢ J١٤Wאא

אאאאאSpectral emittanceאאK

٢ J١٤Wאאא

אאאאאאאאאאאאאF0.4µm0.8µmEאאאK

G5008CאאאאאאK GאF50008KEאאאK

אאאW Jאmonochromatic pyrometerFλ=0.65µmEאא

אFµmEאא

Fw

.cm-2.µm

-1(

Page 44: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٣٨ -

אאאא JאאאאW

Si 600 °C

Ge 200 °C

Pb S 100 °C

Pb Se 50 °C

In Sb 0 °C

Hg Cd Te -50 °C

Jאbichromatic pyrometerאא،אאאאאλ1λ2K

JאWאאאאאאאאKאאאאא

אאK JאאאאGas-filled thermal systemW

אאF٢ J١٥Eא-268°C760°CKאא،،אאא

אאKאאאאאאאאאאאא

אKאאאאאאKאאא3psiאאא

Kאא15psiאK

Page 45: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٣٩ -

٢ J١٥Wאgas-filled thermal transmitter

אא

אא

אא

אאא א

אא אא

Page 46: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٤٠ -

٢ J٢אW ٢ J٢ J١W

JאWאאאW P=F/A

FWאFNewtonE،AWאFm2E،PWאFN/m2E אאW1N/m2=1PascalW 100000Pa=1bar=10.194=751.9=14.5psi=106barye=1.02kgf/cm2 JאאW JאאWאאאא

JאאWאאאא158C1013mbarאאאK

JאאWאאא،אאאאאKאK

JאאW،אאKאאK

JאאWK،אאK

JאWאK

٢ J١٦Wאא

אא

א א א א

Page 47: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٤١ -

JאאFWE JאאW ،אאאא

אאאאאאאW P=ρ.g.hFρWאgWאE

P1=P2=P3=P4

٢ J١٧Wאא

JאאW vW

P=1/2.ρ.v2 JאאW

Pt=ρ.g.h +1/2.ρ.v2 PtWFE

KאK ٣ J٢ J٢אאW

٢ J١٨Wאא

אאאאKאא،אK

Page 48: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٤٢ -

GUW אhאאUא،P

אKאאאאK

٢ J١٩WU

אאא05.105Pa אW

JאWF0.1E،אא،K JאWא،אאא،

،אאאא،אאאאאאאKאK

JאאWאא،אא2א،

א2אא،K

٢ J٢ J٢אאFאאEW JBourdon tubeW

אאW

Patm

HPatm+P

Page 49: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٤٣ -

١ J، ٢ Jא ٣ Jא ٤ J ٥ Jא

٦ J ٧ J ٨ J

٢ J٢٠W

אאאK

אאאאאKאאאאFKEאא،אא

אאאאאK אאאאאאא

אKא0.64K JאאW

١ J ٢ Jא

٣ J ٤ Jא

٥ J ٦ J ٧ J ٨ J

٢ J٢١Wאא

Page 50: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٤٤ -

אאא،אאאא

אא،אאKאאאאאאאK

אא16א40K

JאWF٢ J٢٢E אאאKא

אאאKאאא،אאאאאאאK

١ Jא ٢ Jא،א ٣ Jא ٤ J ٥ J ٦ J

٢ J٢٢Wא

،אאאאא

אאKא2.5600K

JאאW אאאאW

Page 51: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٤٥ -

١ Jא، ٢ J ٣ J ٤ J ٥ J

٦ Jא ٧ Jא ٨ Jא ٩ J

١٠ J

٢ J٢٣Wאא

א،אאKאאKאאא

אאאאאK

JאW R1R2R3R4אא

אאאאאאאK

Page 52: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٤٦ -

٢ J٢٤Wאא

Jא JW

אא JאאK JאCoaxial cableאא

אאאאK

٢ J٢٥W J

א J

א

Jא Jא

Page 53: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٤٧ -

JאאW אאKאא

אאאKאאאאאאK،אאאאאא

אאK אאאאאאא

אK אאאאא،א

אאאKאאאאK

٢ J٢٦Wאא

אKאאאאאאאK

Jא Jא

אא

Page 54: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٤٨ -

٢ J٢٧Wאא

אאאאאאKאאא،אאאW،אאאאאאא

א

א

Jאא

Jאא

א

Jאא

א

Page 55: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٤٩ -

אKאאאאאFEאKאאאKאאאאאK

אאאK אאאFEאאא

אאאאאK אאאFEאאאאK

אאאאKאאאK

GW

אאאאאFEאאW אא=12.9cm2

א=80N/cm א=6N/cm

אאאאאא1.5cmK GאW

אא=80+6=86N/cmK אאאא1.5אcmW

F=(1.5cm)x(86N/cm)=129N אאאW

P=(129N)/(12.9cm2)=10N/cm2 אW010N/cm20100KN/m2K

Page 56: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٥٠ -

٢ J٣W ،אאא

Kאאאאא،אאאK

אאאאאאאאW

hgP ..ρ= WPWאאFPascalE،ρWאFkg/m3E،hWאFmE،

gWאאFm/sec2FEg=9.81m/sec2KE

٢ J٣ J١אאאאW אאאאאאאאאאאאאאאאא

אאאאאאאאK

٢ J٢٨Wאאאא

א،אאאאאאW

א אא

א

Page 57: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٥١ -

hAggMf .... ρ−=

WƒWאאאאאFNE،MW،אאgWאא

Fg=9.81m/sec2E،ρWאFkg/m3E،AWאאFm2E،hWאאאFmKE

٢ J٣ J٢אW

אאאWhgP ..ρ=KאאאאאאאKאא

אא،אאK

٢ J٢٩Wא

א420mA0%100%K

אאאאאאאאאאאאKאאאאאאא

א

א

Page 58: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٥٢ -

אKאאאאאאאאK

٢ J٣٠Wאאאא

٢ J٣ J٣אאcapacitance probeW

אאא،אאאאאאאאאKאאאK

٢ J٣١WאאF70E

אא

א

אא

א

א

א

Page 59: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٥٣ -

G١W אאאאאאאאW

JאאWM=2kg JאאWA=20cm2 JאאWL=2.5m

אאאאWkeroseneρ=800kg/m3 אאאƒאאאאאK

אW אאƒW

hhghMgf .7.1562.19.1020)81.9)(800()81.9)(2( 4 −=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛−=−= ρ

אאh=LW Nf 63.19)5.2(7.1562.19min −=×−=

אאh=0W Nf 62.19)0(7.1562.19max =×−=

ƒWNfN 62.1963.19 ≤≤− G٢W

אKאא2mאאKאאKא100%

אאKאρ=1000kg/m3g=9.81m/sec2K אW

אאWP=ρ.g.h Pmax=(1000)x(9.81)x(2)=1.962x104pa=19.62kpa

٢ J٣ J٤אGamma radiationW

א،אאאאאאאאאאK

Page 60: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٥٤ -

W W

٢ J٣٢Wא

אKאGeiger-Muller.א

א،א،א،אאאK אאאאאאKאאאא

K אאאאאK

٢ J٣٣W

Page 61: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٥٥ -

٢ J٤אW ،אאא،אא

Kאאא אאFm3/secWE

tVQ∆∆

= W∆VW،א∆tWא

W

vAQ .= AW،אvWא

אאFkg/secWE QQm .ρ=

WρWא ٢ J٤ J١אאW

אאאאאOrificeא∆P،אא

אOrifice flow meterK אאאאאW

PKQ ∆= . א،אאאאא

אאאא،אאKאאאאא،אא

אKאאאאאאאKאאאאאKאאאא

אאKאאאKאאאאK

Page 62: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٥٦ -

٢ J٣٤Wאא

٢ J٤ J٢אאW

،אאאאאKאאmagnetic sensing coil

אאKאאאאW V=K.N

WVW،אאKWא אQאאאW

Q=V/∆t=K.N/∆t =K.f Wfא

f=N/∆t

אא

אא

א אא

א

Page 63: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٥٧ -

٢ J٣٥WF

אE

٢ J٤ J٣אאW אאאאK

אאאאאאאאK

٢ J٣٦Wאא

א

אא א

אא

Page 64: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٥٨ -

אאא

אKאא،אאאK אאאאאK

אא،אאK אאאאא

אK

Page 65: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٥٩ -

٢ J٥אאאW ٢ J٥ J١אאאW

אאאWאKאאאאאFאmeter (m)KEאאאאאאאFאdegree אאradian

1rad=1808/πא٣٥٧KE

JאPotentiometer W אאאאאא

אKאאאאאאK אאאxאאυא

אW

٢ J٣٧FWEאא

٢ J٣٧FWEאא

א

אאEsאא EoutאאW Eout=(x/L).Es

אאEsאא EoutאאאW Eout=(υ/υL).Es

אאresolution of potentiometerW Resolution (%)=100/N،Nאא

א א

א א

Page 66: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٦٠ -

JאאאFLVDTELinear Variable Differential TransformersW אאאאאאא

אאKאאKאא

אאK

٢ J٣٨WאאאLVDTא

אאא

JOptical EncoderW אאIncremental encoderא

code diskKאאאKא،

KאאאאKאאKאאאאאא،א

אKאאאאאK אאאאאאא

אK א JאK

א:X

Page 67: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٦١ -

٢ J٣٩Wאincremental encoder

٢ J٤٠Wא

אאאאא

אאKאאא،אאK

א

א

א

אא

אא

אאא

א

Page 68: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٦٢ -

٢ J٤١Wאא

אאאאאאאאW

x=(π.d.NT)/NR WxWאאא،dW،אNTW،אאNRWא

K אאאKא٦٢٠

bitאאbinary numberאאאאKאאאאאאא

١٢٨ אאKאאאאאW א=2n

אFresolutionE=12n WN=אא=אאK

אאא

אא

א

Page 69: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٦٣ -

FbFEaE

٢ J٤٢FWaE،אאFbEא GW

אKא5.91cmאא180אא180אאKאאא

אאאאאW JNT=700

JNT=2220 GאW

אאxp: =(πx0.0591)/180=0.00103xp=(πd)/NR

אאאxT: 0.00103xNTxT=

JNT=700W XT=(0.103)(700)=0.722=72.2cm

JNT=2220 XT=(0.103)(2220)=2.29m=2.29cm

٢ J٥ J٢אW

א

א אא

Page 70: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٦٤ -

א،אאאאKאאאKאאאאאא،א

אאאאKאאאאאאאא K

GאאW Jאאdc tachometerW

אאאאאאאאK

٢ J٤٣Wאא

אאאאאarmatureK

אcommutator،א1122K

אאאאאאאאאאF1808E

אK،אאאאאאK

א א

א א

Page 71: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٦٥ -

אאאאאאא،W

E=KE.S=(30.KE.ϖ)/π WKE=(2πRBNL)/60

E=אFVoltE KE=אLFvolt/rpmE

S=אאLFrev/minE ϖ=אאאLאFrad/secE R=אFmE B=אאLאFweber/m2E N=אא L=FmE GWאאW

R=0.03m, B=0.2Wb/m2, N=220, L=0.15m KEאאאW

S=1000rpm,S= 2500rpm, S=3250rpm אW

KE=(2πRBNL)/60=(2π(0.03)(0.2)(220)(0.15))/60=0.0207V/rpm אא1000rpmW

E=(0.0207)(1000)=20.7V אא2500rpmW

E=(0.0207)(2500)=51.8V אא3250rpmW

E=(0.0207)(3250)=67.3V JאאAc tachometerW

אאthree-phaseFErectifierאK،אאא

non linearאאאFא

Page 72: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٦٦ -

0.7VKEאאא100110001אאKאאbrushesK

אאאא א

א

אא

אא

א ١٠٠٠L١ ١٠٠٠L١ ١٠٠L١ א

א

GאאW

אאאאKא1000אא،אא10msK600rpmF10אE10x1000

=10000אKא0.01אx10000=10010msK100אא600אKאאאא

אאאאW S=(60.C)/(N.TC) C=(S.N.TC)/60

W S=אא N=א C=אאאTC

TC=א W

2000K

Page 73: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٦٧ -

Jאאא1200Lאאא5msK

Jאא2245msK אW

JC=(1200).(2000).(0.005)/60=200 JS=(60).(224)/(2000).(0.005)=1344 rpm

٢ J٥ J٣אW

אא،אאNewton's law of motion،W

F = m.a W

F=אאאMFNewtonFENE m=אאFKgE A=אL2Fm/sec2E

אFא،אאאאK

،א،אאאW • אאnull balance method • אאdisplacement methodK

JאStrain gageFאאWE אאאאKאאא

Kאאאאאאא،אאאLאאK

Page 74: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٦٨ -

אאאאאאא،אא

אאאאאFK

٢ J٤٤FWEאאאאStrain gage

٢ J٤٤FWE

אאאאאW

2

6bh

fLS = W

א

א

L

Force א

אFVoltsE

א

א

Page 75: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٦٩ -

S=אFN/mE F=אאאאFNE L=אאאאFmE b=אFmE h=אFmE

אאRא∆RאאאאW

fEbh

GLRR .6

2 ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=

W ∆R=،אR=אאאFohmE،

G=،אאE=אאאK

LL

RR

G∆

∆=

∆LW،אLWאK אאאEאW

E(N/m2)א 6.9x1010 2.9x1011 1.1x1011א 7.8x1010א 2.1x1011א 1.8x1010א 2.1x1011א 7.1x1010א 7.7x1010א 4.1x1011א 7.9x1010א

Page 76: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٧٠ -

JW אא،אאאאאKא

אƒאאאאאאKאאאKאƒאאא

אאאKאאאאאKאאFpEאאW

ƒ=(p-3)A Wƒ=FpoundE،p=אאFpound/inch2E،A=אא

Finch2KE Fp-3EW3psiאKא315psiK

٢ J٤٥W

W אאאאאאW

JאW אW،E=2x1011N/m2אאא،WSmax=3.5x108N/m2،b=1cm،

h=0.2cm،L=4cmK

אאא א

א

א

Page 77: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٧١ -

JאW א=2אא،WR=120 ohmK

אאאƒmax،אאאא∆RmaxK

אW אאW

NL

hbSf 3.58)04.0)(6(

)002.0)(01.0)(105.3(6

.. 282max

max =×

==

אאאW

ohmfEbh

GLRR 42.0)3.58(102()002.0)(01.0(

)04.0)(2)(6(120.6. 1122max =⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡×

=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡=∆

W WA=2.1 in2א،K

אW lbApf 2.25)1.2)(315()3( =−=−=

Page 78: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٧٢ -

٣ JאTransducerW ٣ J١אW

א،אאאאK

٣ J٢אאW JאW

אאW G

G

G

JאאאW

+ + +

4-20mA 24V

+ + +

4-20mA 24V

א

++

4-20 mA

Page 79: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٧٣ -

א4-20mAW

GאאK GאאאאאK

J JאW ،אאF+EאF+EאFE

F-EאF-EאKאאאKאאאאאK

٢ J٤٦Wא

٣ J٣אאW אmicrocontrollerW

+ + +

24V

Page 80: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٧٤ -

GאW Jא Jא

GאאW J،אאK JאאאK

٢ J٤٧Wאא

GאאW JאאאאאK Jא Jא Jאא

٣ J٤אאW

אאאאאW JאW،אאאאא

אאאאK JאאWאאאאאא

אKאאא1078C،אאא938CK

J

א א

Page 81: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٧٥ -

JאאWאאא0100%אאאא،א

אאK ٣ J٥אW

אאאאאKאאא،אא

אאא(LVDT)אאאFאאאאEאאאאאF

אאאKE ،אPotentiometerא

אאא،אאאאThermocoupleאאPiezo-crystals،אאPhoto-electric cellsאא،Synchrosאא،Tachometer

KKKאKאאאאאאאאאא،K

אאאאאאא

אאאאאאFKE

٢ J٤٨W

א

א

Page 82: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٧٦ -

אאאTransmittersא

אאאElectro-pneumaticאאElectro-

hydraulic transmittersאאאאאאאאאאאא

אKאאאאאאאאאאאאאF

אאEאאאאאאאאאServomotorאאאאאK

٢ J٤٩Wא

٢ J٥٠Wא

Page 83: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٧٧ -

٢ J٥١W

אאא

אאאאKאאאאאאאאאאאIntegrated

circuit operational amplifiers(IC Op.Amp.)אאאא،א

אאאאK

א

אא

Page 84: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٧٨ -

אא •אאאאאאW

GאאW،אאאא

אאא،אא،אאאאאאאK

GאWא،אא،אא،אאא،אא JK

GWא،אא،אאאאאK

GאWאאאאא،אאK GאאW،אאא،אאאK GאWאא،אאאאK GאWאא،אאאK •אאאאא

אאא،אא،אאK

Page 85: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٧٩ -

J٢ J ١W

١ J אא؟אאא ٢ J אא؟אא ٣ J אאא؟א ٤ J ؟אא ٥ J אאאא؟א

٦ J ؟אא

٢W

אאpotentiometerאresolution0.2%K

٣W אpotentiometerRp=100000ςKאF%Eloading

errorאW אWLoading error(%)=100[(a2r(1-a))/(1+ar(1-a))]

W r=Rp/RL

אאW JRL=1000ς،a=0.25،a=0.5،a=0.75K

J RL=10000ς،a=0.25،a=0.5،a=0.75K J RL=10000ς،a=0.25،a=0.5،a=0.75K

٤W

א16אK

Page 86: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٨٠ -

٥W א10cmKא2000א

אאאKאאאאאאאW6.3mK

٦W dc tachometerאאW

R=0.025m،B=0.22Wb/m2،N=120،L=0.25m אKEאא05000אK

٧W אאאW

JאאWא،WE=2x1011N/m2 JאאאWσmax=5x108N/m2 JאאWb=1.25cm،h=0.25cm،L=6cmK JאWא2אא،200ςK

אאFmaxאאא∆RmaxאאK ٨W

050lb015psiKאאאK

٩W

50Nإلى 0قوة من

3خرج من 15psiإلى

Page 87: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٨١ -

10cmKא256אFNRKE

JאאFNTE2mK Jאאאא20אmK

١٠W אאאW

JאאWberyliumא،WE=2.9x1011N/m2 JאאאWσmax=10x108N/m2 JאאWb=2.1cm،h=0.4cm،L=12cmK JאWא2אא،300ςK

אאFmaxאאא∆RmaxאאK

١١W אאאאאאאK ١٢W

אNickelא208CאאW

ALR ρ

=

WR=208אCFohmE،ρ=א=47، A=אFmils2E،L=אFfootKE

א100ς208CKאאא0.004inF4milsKE

١٣W אאאאאאאW

E=E0+a1T+a2T2 WE=אאאאאT8CFVE،E0=אא

אא08אCFVE،T=אא8C، a1،a2WK

Page 88: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٨٢ -

WE0،a1a2אאאא Firon-constantanEאאאאאW

F8CEאא אFmVE אFmAE 0

50 100 150 200

0.00 2.61 5.28 8.01

10.77

10.0 19.7 29.6 39.7 50.0

א0א،1002008CWE0،a1a2א508CK ١٤W

אKא،אא

0.5galK אאF%E 0.5gal

25 50 75

100

6.63 4.78 3.95 3.45

אאgal/minאאאאאF0.5galEאאא،אK

١٥W אאW

spKQ = WQ=אFgal/minEK=

sp=אאF%E אKאאאא13KKא

אאאspK ١٦W

Page 89: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٨٣ -

K=34.1cm3/pulseKאאW

J8200 J32060 J680

١٧W אאא15אא210K

١٨W אאאאW

Jאא =21cm2 Jא=200N/cm Jא=10N/cm

אאאאא2cmK ١٩W

אאאאW Jאא =4cm2 Jא=400N/cm Jא=25N/cm

אאא050N/cm2K ٢٠W

אאאאאW JאאWM=6.5kg JאאWA=50cm2 JאאWL=4m

Page 90: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٨٤ -

W J٢ J G١W G٢WN=500 G٣W G٤Wא=65536 G٥Wאא=1.571x10-4אא،=40107K G٦WKE=0.01728Lא،אWE=0.01728S G٧Wאא=108.5N،=1ς∆Rmax G٨WA=4.17in2 G٩W JNT=1629، Jאא=14 G١٠Wאא=466.66N،=2ς∆Rmax G١١W،،،K G١٢WL=26.73 G١٣WE=0.05175T+1.05x10-5T2،E(508C)=2.61mVK G١٤W

אF%E אFgal/minE 25 75

0.0754 0.1266

G١٥W אF%E 0.5gal אK

2550 75

100

6.634.78 3.95 3.45

0.01508 0.01479

0.014616 0.014492

KWK=(0.01508+0.01479+0.014616+0.014492)/4=0.0147445 אWQ=0.0147445x(sp)1/2

G١٦W JN=32060،V=1.09m3K G١٧W

Page 91: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٨٥ -

JQ=1331.52cm3/sec JQ=5205.93cm3/sec J Q=110.41cm3/sec

G١٨Wא0200KpaK G١٩Wאא=0.47cm G٢٠WFmin=-132.4N،Fmax=63.8NK

Page 92: التحكم الآلي

אאאא

אא

אא

٣

Page 93: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٨٦ -

אא Jאא J

אאW אאW

אאאאW GאאאאאK GW

JאK JK JאK JאאאאאK

GאאאאאK

אאאWאאא٩٠K٪

אאW٤K

אאW ١ J אאאאK ٢ J אאאאK ٣ J K

אאW

Page 94: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٨٧ -

אאWאא אאאאא،

אאKאאאאDifferential equationאאKאאאאא

אאאK ١ JאאאW

אאאאאאאW

JאK JאRCK J

١ J١אW אאאאW

٣ J١W

אאאאFQin=QoutKEא

אאFQin>QoutKEאאKאאאFQin<QoutKEאK

QinW

QoutW

RL

Page 95: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٨٨ -

א∆tאאא∆VW tqqV

avgoutin∆−=∆ .)(

אאאF∆hEW

Atqq

AVh avgoutin

∆−=

∆=∆

.)(א،FmE

אאאאF∆hEא∆tKאא0.26m100secאW0.26/100=0.0026m/sec،

אW

Aqq

th avgoutin

)( −=

∆∆

א،אFm/secE

א∆tFdtEאאאW

inGqh

dtdh

=+τ

∆t←0،th∆∆

←אאWA

qqdtdh

outin)( −

=

Wאאאאא

L

out Rghq ρ

=Fm3/secE

Wqout=אm3/sec،ρ=אkg/m3،g=אאm/sec2،hWאm،RL=אאPa.sec/m3

אאWA

Rghq

dtdh

L

in

ρ−

=

Whqg

Rdtdh

gAR

in

L

L−⎟

⎞⎜⎝

⎛=⎟

⎞⎜⎝

⎛ρρ

אאאW

Page 96: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٨٩ -

inGqh

dtdh

=+τF1E

WgAR

L

ρτ =אFsecE،

gRG L

ρ=אsec/m2

١ J٢אאאRCW

אאאאאאRCאW

٣ J٢WאאאRC

א،iאFEin-EoutEאRK

REEi outin

−=

א،iאCאאאK

dtdECi out=

אאאאWinout

out EEdt

dE=+τF2E

RC=τאK

+

-

i R

C EoutEin

Page 97: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٩٠ -

١ J٣W אאאאאא

אאאKאאFaאאPinאKAW

Fa=Pin.A

אWאאאFIאא،אFRאFCK

Fa=FI+FR+FC אאאW

אW=γ 2

2

dtxd

אא،W2

2

dtxdmF

I=

אאFRWdtdxRF

mR=

אFCWm

R CxF =

אWxCdt

dxRdt

xdmApm

min

12

2

++=F3E

אF3EאF1EF2EK

אאאאF1Edh/dtאF2EdEout/dtאF3Edx/dtK

Page 98: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٩١ -

W

GW אאW

RL=5.62x105Pa.sec/m3 ،A=1.85m2،ρ=880kg/m3،g=9.81m/sec2K dh/dt،hqinאאאK

אW

smsPagAR

sm

mkg

L 120)81.9)(880(

)85.1)(.1062.5(23

25

==ρ

τ

2

23

35

/1.65)/81.9)(/880(

)/.1062.5( mssmmkg

msPag

RG L =×

==ρ

inqh

dtdh 1.65120 =+

٢ JW

،אאK

٢ J١W אƒ(t) אt ≥ oW

Fa

אא

אRm

Cm

Page 99: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٩٢ -

dtetf st∫∞ −

0)( F ( s ) =s

F (s) אƒ(t)،אF(s) = £[ƒ(t)]אאK

٢ J٢W אW ƒ(t) = K

sK

sKee

sK

seKdtKedtetfsF

s

st

stst

=−−=−−=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−

====

∞−

−∞ −

∫∫

)10()(

)([K] £)(

0

0

00

אWsK£(K) =

٢ J٣אW

אאאƒ (t)F(s)W )]([£(t) 1 sF−=ƒ

אWKsK

=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡−1£

Differential equation

Algebric equation

א

Time domain

Frequency domain

Page 100: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٩٣ -

אאאƒ(t)אא

אאאאאאK

٢ J٤W אאאאאW

١ JאW[ ])()(£)]([£.)]([£. 2121 tbftaftfbtfa +=+a,bK

٢ JאW)0()(.)0()]([£.][£ fsFsftfsdtdf

−=−=

٣ JאאWdt

dfsfsFsftfsdt

fd )0()0()()0()]([£.£ 2

2

2

−−=−=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

٤ JאWssF

stfdttft )()]([£])([£ 0 ==∫

٥ JאאW)(.0

lim sFss →

=)(tf

tLim

∞→

٢ J٥אאאW

אאf(t) אf(t) F(s) ١אא δ(t) 1

٢אאFKE K sK

٣אא tK 2s

K

٤אאa>0 ateK −.

asK+

٥אאτ>0 τt

eK −. 1. +s

٦אאאאa>0

ate −−1

)( assa+

Page 101: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٩٤ -

٧אאאאτ>0

)1( τt

eK −− )1.( +ss

٨אאsinא،ω )sin(. tK ω 22 ω

ω+s

K

٩אאcosא،ω )cos(. tK ω 22 ω+s

Ks

١٠אאאsin teK at ωsin.. −

22)( ωω++ as

K

١١אאאcos teK at ωcos.. −22)(

)(ω++

+as

asK

١٢אאא atetK −.. 2)( as

K+

٣ JאאW

אאאאאאאאאאאאאKא

אאW ١ JאאK ٢ JאWאאW،،،אאK

א

א

א v

א y

e

Page 102: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٩٥ -

אאאאאאא

אKKKK אאאאאW

אאאFאEאW

אאK

٣ J١אאאW אא،אא

אאאאאK

HHאH

א

א v אy

G(s)

دخلE(s)

خرجU(s)

عنصر

HHאHאH

א

v ye

Page 103: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٩٦ -

אאW)()()( sG

sEsU=

GW אאאאאא tetU −−= 1)(

אK אאW

JאW

stesE 1]1[£)]([£)( ===

]1[£)]([£)( tetesU −−==

W1

11+

−=ss

U(s)

אW)1(

1)(+

=ss

sU

JאאאאW

11

1.

)1(1

)()()(

+=

+==

ss

sssEsUsG

אאאW1

1)(+

=s

sG

٣ J٢אאאW ٣ J٢ J١אאאW

? tetU −−=1)(E(t)=1

)(1 sG )(2 sG

)().( 21 sGsG

E(s) U(s)

E(s) U(s)

Page 104: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٩٧ -

٣ J٢ J٢אאאאאW

Wאאאא

אW

GאאH(s) =1אאW

W

GאאאW

G(s)

H(s)

v ye

)()(1)(

sHsGsG

+

v y

אאאאא

G(s) v ye

)(1)(sG

sG+

v y

G(s

H(s

v(s) y(s)e

z-

Page 105: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٩٨ -

W : eאWe = v-z

G(s)WאאאאאW)()()(

sesysG =

H(s)WאאאאאW)()()(

syszsH =

G(s).H(s)WאאאאאW)()()()(

seszsHsG =

)()(1)(

sHsGsG

+WאאאאאW

)()(

)()(1)(

svsy

sHsGsG

=+

٣ J٢ J٣W אאאאאא،W?

)()(=

svsy

אW אאאאW

ss 1+

121+s

K2

K1 v(s) y(s)

v1 e1 e2

e2

K2

)12(1++ss

sK1 v v1 e1 y

Page 106: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ٩٩ -

אאאאאאGHG

ey

+=

11

W)12(

1++

=ss

sGH(s)=K2K

W)12()1(21

)12(1

.11

++

+

++

=+

=

sssK

sss

HGG

ey

W)1(2)12(

11 +++

+=

sksss

ey

אW2)12(2

11 2 kkss

sey

++++

=

אאW

אאאאאWGHG

vy

+=

11

W22

2 )1(21

kksssG

++++

=H=1

W22

2

222

)1(211

)1(21

11kkss

skkss

s

GG

vy

++++

+

++++

=+

=

W1)1(2

1

222

1 ++++++

=skkss

svy

אW1)2(2

1

222

1 +++++

=kkss

svy

אאW

2)11(21

2 kksss

++++

K1 v v1

e1 y

K1 1)2(21

222 ++++

+kkss

s v v1 y

Page 107: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ١٠٠ -

אאאאאאW

21.GGvy=

אאאאאK

אאאאאאאאאאא٢

٣ J٢ J٤W GW

אאאאאאW

inGqhdtdh

=+τ

W

)(£

)]([£)(

ssHdtdh

thsH

=⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

=

אW

[ ]

1)()(

)(1

)(

)(1)()()()(

+=

+=

=+=+

sG

sQsH

sQsGsH

sGQssHsGQsHssH

in

in

in

in

τ

τ

ττ

1)2(2)1(

222

1

+++++

kksssk

v y

Page 108: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ١٠١ -

)()(

sQsH

in

אאK

GאW אאאאאאW

inoutout EE

dtdE

=+τ

אאאW

sEE

in

out

τ+=

11

GW אאאאאאW

xCdt

dxRdt

xdmAPm

min

12

2

++=

אאאW

21 smCsCRAC

Px

mmm

m

in ++=

Page 109: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ١٠٢ -

J٣ J ١W

אאאW ١ Jƒ(t)=12 ٢ J tetf 22)( −+= ٣ Jttf 4sin2)( = ٤ Jttf 377cos120)( = ٥ Jƒ(t)=27t ٦ Jtetf t 1000sin.89)( 2−= ٧ Jf(t)=12.3+t+5e-4t

GאW ١ JF(s)=12/sK ٢ JF(s)=2/s+1/(s+2) ٣ J

168

2 +sF(s)=

٤ J22 )377(377120

sF(s)=

٥ JF(s)=27/s2 ٦ J

1000000)2(890002 ++s

F(s)=

٧ J4

513.12)( 2 +++=

ssssF

٢W אאאאW

١ JS

sF 5.27)( =

٢ J5

8)(+

=s

sF

٣ J25006.19)( 2 +

=s

ssF

٤ J128322

4.17)( 2 ++=

sssF

Page 110: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ١٠٣ -

٥ J10000)2(

350)( 2 ++=

ssF

٦ J2

212 )2(2)2()1(8)(

++

+=

++

=s

KsK

sssF

GאW ١ JאWf(t)=27.5 ٢ JאWf(t)=8e-t ٣ JאWf(t)=19.6cos50t ٤ J22 )8(

7.86416

7.8)(+

=++

=sss

sFא،Wf(t)=8.7te-8t

٥ J22 )100()2()100)(5.3()(

++=

ssFא،Wf(t)=3.5e-2tsin100t

٦ J١Wא2)2( +sW21 )2()1(8 KsKs ++=+ ٢Ws-2אאWK2=-8 ٣WK2אאWK1=8

W2)2(

82

8)(+

−+

=ss

sF

אא١٢Wtt teetf 22 88)( −− −=

٣W אאאאאW

J)(7)(12)(8)( 2

2

txdt

tdxdt

txdtf ++=אאW ١ Jx(0)=0 ٢ Jx(0)=64)0(

−=dt

dx

J∫++= dttxtxdt

tdxtf )(8.4)(2.24)(5.5)(אWx(0)=0 GאW

אWF(s)=8s2.X(s)+12s.X(s)+7.X(s) ٤W

אא-א -אPID ControllerאW

Page 111: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ١٠٤ -

∫++= dteTK

dtdeKTKei

id .

W iWאFmilliampereKE eWאFvoltKE

KWאK TdWאK TiWאK

אאW،אאI(s)/E(s)א،W K=3.6 ،Td=0.008 ،Ti=2.2.

GאW אW

ssE

TKsEsKTsEKsI

id

)(.)(..)(.)( ++=

W).

1.1()(/)(sT

sTKsEsIi

d ++=

אאW)2.21008.01(6.3)(/)(

sssEsI ++=

٥W

אא)()(

sIsXא

אW

ixdtdx

dtXd 3.002.00001.02

2

=++

Wx = אאFinchE،i=אFmAKE

אW102.00001.0

3.0)()(

2 ++=

sssIsX

٦W אאאאאאW

Page 112: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אא

- ١٠٥ -

GאW

100520

)()(

2 ++=

sss

sRsC

٧W אאאאאאW

GאW24120

)2(10)()(

23 ++++

=sss

ssRsC

R(s) C(s)

ss 20+

21

++

ss

+

- s1

s1

20

10

R(s) C(s)

520+s

s5

+

-

Page 113: التحكم الآلي

אאאאאאאאאא

אאאא

אא

א

א

א

٤

Page 114: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١٠٦ -

אאא Jאאאאא J

אאW אא

אאאאאW GאאאאK GאאK GאאאאK GאאK Gאאאא

אאאWאאא٩٠K٪

אאW٤K

אאW ١ J אאאאK ٢ J אאאאK ٣ J K

אאW

Page 115: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١٠٧ -

אאאWאאאאא א،אאאאאאא

אאאאK ١ JאאאW ١ J١אאW

אאאאאW

)()()( tbxtaydt

tdy=+א،t=0y(0)=y0F4 J1E

אאאW

)()()( tGxtydt

tdy=+τא،t=0y(0)=y0F4 J2E

abW،א

τWאFa1

=τE

GWאאאFabG =E

y0Wאאאא אאF4 J1Eא،W

)()()()()()(

0

0

sbXysYassbXsaYyssY

+=+⇔=+−

אas +אW)(11)( 0 sXas

bas

ysY+

++

=

Wy0=0אW

אW

asabE

sabE

assbEsY

+−=

+=

//)(

)(

אאY(s)אtW

asb+

sEsX =)(

X(s) )(

)(ass

bEsY+

=

Page 116: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١٠٨ -

)1()( /τteGEtY −−= אאאאאאW

אt τ 2τ 3τ 4τ 5τ אY(t) 0.63GE 0.86GE 0.95GE 0.98GE 0.99GE

אאFW4.1،4.2،4.3EW

JאFτETime constantWאWτ=1/aאאאאאא63%א

אK JאאF(TrRise TimeW

אאאאא10%90%אאאא)(∞yK

τ×==−= 2.22.211.031.2aaa

Tr

٤ J١Wאאa=5אτ=1/5=0.2sec

TsTr

0.63GE

τ=1/a

0.98GE Yss=GE

Page 117: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١٠٩ -

JאFTsESettling TimeW אאאאאא

אאאFא2%±KE

τ44==

aTs

GW

אאאאאאאאא

אאאW)(10)(2)( txtydt

tdy=+

אτאא،Trא،TsK אW

אאW

15.05

210

)()(

)(10)(2)(

+=

+=

=+

sssxsy

sxsyssy

אWs

sX 1)( =Wss

sY)15.0(

5)(+

=

Wtt eety 5.05.0 55)1(5)( −− −=−= אאאW5)( ==∞= ssyty

אאWtety 5.05)( −−= אWτ=0.5s،Ts=2s،Tr=1.1sK

١ J٢אאאW אאW

GאאאWτ=1/a GאאאאאF٩٨٪EאאWTs=4 τ GאאאWGEy

ss=

Page 118: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١١٠ -

GאFgain coefficientEאאאאWG=yss/EK

١ J٣W

אא،אאאאאWA=1m2אא،WR=500s/m2K

אW Jא

Jאτ JאG JאאWQin(t)=2×10-4m3/sא،אאא

אאK אW

JאאW)()()( tRQthdt

tdhAR in=+ARW

)(500)()(500 tQthdt

tdhin=+

Jאאאאאא

)()()( tGxtydt

tdy=+τ،Wτ=500s

JאאWG=500 JאאW)1(500)1()( 002.0/ tt eeGEth −− −=−= τ

א،אh(t=∞)=hss=500K

Page 119: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١١١ -

0 500 1000 1500 2000 2500 30000

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500Step Response

Time (sec)

Ampl

itude

٤ J٢Wא

Page 120: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١١٢ -

٢- אאאW אאאא

אאאא،אאK אאאאאא

אאK ٢ J١אאW

אאאאאאאאW

bassbsG

++=

2)(،bn =

2ωna ξω2=

אאאאאאW

)()()(2)( 22

..

2

2

txtydt

tdydt

tydnnn ωωξω =++

WξאDamping ratio ωn א frequency

אאW Jξ<1אUnderdamped systemK

Jξ≥1 א Critically damped system. Jξ=0א

0 1 2 3 4 5 60

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08Step Response

Time (sec)

Ampl

itude

٤ J٣Wאאξ<1

Page 121: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١١٣ -

0 0.5 1 1.5 2 2.50

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0.05Step Response

Time (sec)

Ampl

itude

٤ J٤Wאאאξ≥1

٤ J٥Wאξ=0

٢ J٢אאW אאאאW

Page 122: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١١٤ -

אIndex אאAnalytical expression ١ JMaximum overshoot δ 10%100.

21/ <<= −− ξδ ξξπe ٢ Jאtp

21 ξωπ−

=n

pt

٢ JאאDelay time Td

1,15.06.01

10,7.01

2

≥++

<<−

ξω

ξξ

ξω

ξ

n

d

n

d

T

T

٣ JאאRise time Tr

1,4.11.11

10,5.28.0

2

≥++

<<+

ξω

ξξ

ξω

ξ

n

r

n

r

T

T

٤ JאSettling time Ts τ

ξω44

=≈n

sT

٥ JאDamping index ψ 21/2(

1

21 1 ξπξψ −−−=−

= eA

AA

٤ J٦Wאאא

A1 A2

Page 123: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١١٥ -

٢ J٣אאאW אא

אאm kc K

אm fאאא

mK

אאW אא..

. xmFאEאאאK אאאאFWאאKE

(1)0ftkxdt

tdxcdt

txdm =−++ )()()(2

2

F1EאאאאאW

0)()()()(2 =−++ sfskxsCsxsxms

)()()( 2 sfsxkCsms =++

mks

mcs

mkCsmssf

sx

++=

++=

22

11

)()(

m

k C

f

X א

+

-

Page 124: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١١٦ -

Wmk

=0ωCcC

WkmCc 2=

ξWאK

0ωWאאאK Cc WאאK

W200

2

20

200

2 21

2

1

)()(

ωξωω

ωξω ++=

++=

sskssm

sfsx

אאW 200

2

20

2 ωξωω

++ ss،אאאאאאK

GאאאאW

אאאאאf(t)K

אאx(s)W)2(

)(200

2

20

ωξωω

++=

ssssx

אאאx(s)٣

אאx(t)אξK 2

020

2 ωωξ −=∆

W)1( 220 −=∆ ξω

200

2

20

21

ωξωω

++ ssk

x(s)خرج f(s)الدخل

s1 f(s)= x(t)=?

Page 125: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١١٧ -

JאאW0>∆1>ξWא(over damped system) אאW2

002 2 ωξω ++ ss،W

)1(1 20

2001 −+−=−+= ξξωξωξωs

1(1 20

2002 −−−=−−−= ξξωξωξωs

2121

20

))(()(

ssC

ssB

sA

ssssssx

−+

−+=

−−=

ω

tsts CeBetx 211)( ++=

W A=1 ،21

2

sss

B−

=،21

1

sss

C−−

=

JאאW0=∆1=ξ،(critically damped system)

אאW002 2 ωξω ++ ss،W

021 ξω−== ss

200

20

20

)()()(

ξωξωξωω

++

++=

+=

sC

sB

sA

sssx

F1=ξE)1(1)( 00 tetx t ωω +−= −

JאאW0<∆1<ξא(Under damped system)

אאW002 22 ωξω ++ ssW

2001 1 ξωξω −+= js

2002 1 ξωξω −−−= js

[ ] )1()()1()()(

220

20

220

20

20

ξωξωξωξωω

−+++

+=−++

=s

cBssA

sssx

)1( <ξ[ ]Qtetx t +−−

−= −

02

21sin.

111)( 0 ωξξ

ω

Page 126: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١١٨ -

Wξξ 21−

= arctgQ

אאאאאאאW

• אFrtEWאא0100 00א

אאאW2

0 1 ξωπ

−−

=Qtr

• א)( pM،אאאW

21 ξ

πξ

= eM p

• א)( ptWאאאאאW

20 1 ξωπ−

=pt

• א)( st،אאאא±50

0

אאאאאW0

3ξω

=st

٢ J٤אW

٤ J٧W

אאאW

e

Page 127: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١١٩ -

• אאWeKRidtdiL e =Ω++F1E

• אאWא=Ω+Ω B

dtdJF2E

• אאWא=iKtF3E

אF2EF3EWtK

BdtdJ

iΩ+

Ω

=

אאאאW

Gedtda

dtda =Ω+

Ω+

Ω12

2

2

WBJ

m =τאאK

RL

e =τאאK

RBKK

KGRBKKRBa

RBKKRBa

te

t

te

em

te

em

+=

++

=+

= ,)(,12

ττττ

JWאFkg.m2E BWאFN.m.s/radE LWאאאFHE RWאאאFΩE KtWאFN.m/AE EWאFVE ωWאאאFrad/sE KeWאאFV.s/radE

אאW

2

1

2

1

2

0 2,

2,1

aa

aa

a=== ξαω

Page 128: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١٢٠ -

GW אאאW

radVsKAmNKRHLradsmNBmkgJ

et /043.0,/.043.02.1,02.0,/..100.1,.102.6 424

==Ω==×=×= −−

אW Jאא

Jאא Jאא Jאא JאאאK

אW Jτm=J/B=6.2×10-4/1.0×10-4=6.2s

Jτe=L/R=0.02/1.2=0.0167s JאW8.21,379.0,0063.0 12 === Gaa

אאW)(8.21)()(379.0)(0063.02

2

tetdt

tddt

td=++ ωωω

JאאW

387.20063.02

379.02

0794.00063.011

2

1

2

0

===

===

aaa

ξ

ω

JאאW ،אאאא

W 01379.00063.0 2 =++ ss

אW∆=(0.379)2-4×0.0063×1=0.137>0א،W

Page 129: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١٢١ -

765.20063.02

)137.0379.0(

393.570063.02

)137.0379.0(

1

1

−=×+−

=

−=×−−

=

r

r

אאאFξ>1EאאW

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡×

−−×

−+= trtr e

rrre

rrrbEty 21

21

1

21

220

1)(ω

אאאω(t)א،r1r2ω0E=5VFאאEb=21.8אW

[ ]tt eet 76.239.57 05.105.0127.137)( −− −+=ω

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 20

20

40

60

80

100

120

140Step Response

Time (sec)

Ampl

itude

٤ J٨Wא

Page 130: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١٢٢ -

J٤ J ١W

אאW

אW אאאא

)()(

svsyאτאא،Tr،

אTsK GאW

)10297.0

1(99.010297.0

99.01013

100

131001

13100

)()(

+=

+=

+=

++

+=sss

s

ssvsy

Wτ=0.0297،Tr=2.2×0.0297=0.065،Ts=4×0.0297=0.118K ٢W

אאאאKW

2

100S

KS

v(s) y(s)

- -

13100+s

v(s) y(s)e(s)

Page 131: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١٢٣ -

אWאאאאאW)()(

svsyא،K

GאW

אאאאאאW2

100S

KSאאW

KSS

S

.1 2

2

100

100

+=

KSS .100100

2 +=

)100(100

KSS +

אאאאאW)100(

100KSS +

1אאW

)()(

svsy =

)100(1001

)100(100

KSS

KSS

++

+ =100)100(

100++ KSS

=100100

1002 ++ KSS

אאאK ٣W

١ Jξωn אאאאאאאW

362.436)(

2 ++=

sssG

٢ Jאδאא،Tdא،Trא،TsאψK GאW ١ J362 =nω6=nω،2.42 =nξωξ=0.35<1K ٢ Jאאא٢١Wδ=36%،Td=0.125،Tr=0.279،

Ts=1.42،ψ=0.178K ٤W

ξאאאאאאW

١ J128

12)(2 ++

=ss

sG

٢ J168

16)(2 ++

=ss

sG

Page 132: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١٢٤ -

٣ J208

20)(2 ++

=ss

sG

GאWאאאאW200

2

20

2)(

ωξωω

++=

sssG

W ١ J ξ=1.155ξ>1 ٢ J ξ=1

ξ=0.894ξ<1

٥W אאW

50)(10)(=+ ty

dttdy،t≥0

W ١ Jאτ ٢ Jא ٣ Jאאא

אWτ=0.1،G=5،tety 1.01)( −−=

٦W

אאW

2)(2)(3)(2

2

=++ tydt

tdydt

tyd،t≥0

W ١ Jאאא ٢ JאG 3 JאK

אW

Page 133: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אאא אאFE אאאאא

- ١٢٥ -

١ Jξ=1.06،ω0=1.414אא ٢ JאWG=1 ٣ Jtt eety −− +−= 21)(

٧W אאאאאאW

W

١ JאאTr ٢ JאTs ٣ JMpא ٤ Jאאא

אW١ JTr=0.28sec،٢ JTs=0.9sec،٣ JMp=16%،٤ JG=1K

Page 134: التحكم الآلي

אאאאאא

אאאא

א

א

א

٥

Page 135: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٢٦ -

אא Jאאא J

אאW

אאW אאאאW

GאאאאK GאאאאאK Gאאאאא Gאאאאא Gאאאאאא Gאאאאאאא

Gאאאאא

אאאWאאא٩٠K٪

אאW٤

אאW ١ J אאאאK ٢ J אאאאK ٣ J K

Page 136: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٢٧ -

אאWאאא אאאאאFאאEא

אאKאאאאאאאאאאאאPאא،I،אא

אPIאא،DאאאאPIDאאאK

١ J אאאAstatic and Static systemsW אאא

אWאאAstatic systemsאאStatic systemsא٥ J١ אאK

٥ J١ W

Page 137: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٢٨ -

אאאQFאאאאE

אאאאאאאאאאאKQ

אאאאאאאFhEאאQא،

hאQKאאאאאאStatic systemsא،Degree of statism

אW

min

minmax

hhh −

אאאאKאאאא

אA,Bאאאאא،אאhאh0א،Astatic systemאhאQאאא

FאאSteady stateEאאK אאאאאאא

k/sאאאאאאOrder of astatismאאIntegratorsא

אאאאאKאאאאאאאאא

אK אאאClassical controllersW

GStatic controllersאאP-controllersא

א JאPD-controllersK

Page 138: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٢٩ -

GAstatic controllersאאI-controllersא،א JאPI-controllersאא Jא JאPID-

controllersאאFirst order astatismK אאאא

אאאK

٢ JאאW אאאאFאאEא

אאKאאאKאאאFSteady state

errorKE GWאאאאאאאאאK

אאאאאאאאאאאאW

)()(11

)()(

sHsGsse

+=

υ

אאW)()(1

)()(sHsG

sse+

e(s)אK

אאאאW

G(s)

H(s)

Wv(s) e(s) y(s)خرج

Page 139: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٣٠ -

)()(1)(.lim)(.lim

0 sHsGsssese

ssss +==

→→

υ

א)(tυ،s

s 1)( =υW

)()(1

1.lim

0 sHsGs

se

sss +=

Wp

ss koHoGe

+=

+=

11

)()(11

WKp= G(o). H(o) KpWא (Position error constant)

٣ JW ٣ J١אאW

אאW

١K אאτאאK ٢K אאאאאא)(tvK

GאW ١K אאאאאW

13100+S

Wv(s) e(s) y(s)خرج

-

Page 140: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٣١ -

1013100

)()(

131013

13100

131001313

100

13100

1313

13100

131001

13100

)()(

+=⇒

+++=

++++=

++

++

+=

++

+=

sssy

sss

ss

s

sss

s

s

sssy

υ

υ

אτאאא)()(

ssy

υאאW

1+stkK

אאאW101 W

110297.099.0

)()(

+=

+=

stk

sssy

υ

אאאW τ = 0.0297 ٢ Jאאsse،W

)(11

)()(11

oGoHoGess +

=+

=

WH(s)=1אאW13

100)(+

=s

sG

W100)( =oG،Wkp=100

אW0099.010011

=+

=sse

٣ J٢אאW

אאאאW

2

100S

KS

v(s) e(s) y(s)

- -

Page 141: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٣٢ -

WkK GאW

١E Jאאאאא)()(

ssy

υK

٢E JאאאאאאW)(tv ٣E JאkאאFovershootE

K GאW

١K אאאאאאאאאאאאאW

אאאאאאW

ksss

ksss

sks

ssesy

100100

100

100

1001

100

)()(

2

2

2

2

2

2

+=

+=

+=

אאW

אאW

ksskss

kss

kss

kssssy

100100100

100100

1001001

100100

)()(

2

2

2

2

+++

+=

++

+=υ

KSS 100100

2 +

v(s) e(s) y(s)

-

Page 142: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٣٣ -

W

100100100

)()(

2 +=

kssssy

υ

אאאאאK

٢K אאאאאאאאKאאאאאK

אאW

100100)100(

1001001

1)()(

2

2

+++

=

++

=kss

kss

ksssse

υ

א

2

1)(s

s =υW

100100()100(

100100)100(.1)(

222 +++

=++

+=

kssks

ksskss

sse

אאאW

)(.lim0

sesesss →

=

)100100()100.(lim

20 +++

=→ ksss

ksss

100

100k=

אאWess= k

Page 143: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٣٤ -

٣ JאאאW ٣ J١אW

אאאאאאאt ى K∞إلא،אאאאא

אאאאאאKאאאאאא

אאאא،אאW

אא Time function

אא Physical

interpretation

א Name

א Waveform

s1

1

א Constant position

Unit Step

2

1s

t א

Constant velocity Unit Ramp

3

1s

2

21 t

א Constant acceleration

אא Parabola

Page 144: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٣٥ -

٣ J٢אאW אאאאאא

אא،אאW

Gkpאאאא،Fv(t)=1 :()(0

sGLimksp →

= Gkvאאאאא،Fv(t)=t :()(.

0sGsLimk

sv →=

Gka ،אאאאאF2

21 tv(t)= :()(.2

0sGsLimk

sa →=

٣ J٣אאאאאW

JstepאאאW

ps

step ksGLimee

+=

+=∞=∞

→1

1)(1

1)()(0

JrampאאאW

vs

ramp ksGsLimee 1

)(.1)()(

0

==∞=∞→

JparabolaאאאW

as

parab ksGsLimee 1

)(.1)()(

0

2 ==∞=∞

G(s)V(s) E(s) Y(s)

Page 145: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٣٦ -

אאא،א،אאאאאW אType 2 אType 1 אType 0 א

אError

אStatic error

constant

אאError

אStatic error

constant

אאError

אStatic error

constant

אא

א Input

0 ∞kp= 0 ∞kp= pk+1

1kp= pk+1

1W1

0 ∞kv= vk

1 kv= ∞ kv=0 vk

1 Wt

ak1 ka= ∞Ka=0 ∞ Ka=0

ak1

W2

21 t

٤ JאאאW

אאאאאא،אW

GGp(s)אאאאא GGc(s)אא

٥ J٢Wאא

אאאאW

Page 146: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٣٧ -

G(s)=Gc(s)×Gp(s) אאW

)()(1)()(

)()(

sGsGsGsG

sRsC

pc

pc

×+×

=F٥ J١E

אאאW

)()(1)()(

sGsGsRsE

pc ×+=F٥ J٢E

٤ J١אאאאאאP-controllerW אאאW)()( teKtp p=

אW)()( sEKsP p=

אאאWpc KsGsEsP

== )()()(F٥ J٣E

،אאאאR0אאW

GאWsRsR 0)( =

GאW1

1)(+

=s

sGp τ

אF٥ J٢EאW

)1(1

111

1)( 00

pp

KsssR

sR

sK

sE+++

++

=ττ

τ

אאאW

ppssss K

RKss

ssRssEe+

=+++

==→→ 1)1(

1lim)(lim 0000 τ

τ

،אאאאאאאאא،אKpא

אאאK

Page 147: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٣٨ -

GWאW1

1)(+

=s

sGpאאW1)( =tr،

אאW10,5,2 === ppp KKKאאא،אאW

٥ J٣Wאאאא

٤ J٢אאאאאאI-controllerW

אאאW∫= t

IdtteKtp 0 )()(

אאאWs

KsG Ic =)(

،אאאאR0אאW

GאWsRsR 0)( =

0.66

0.830.91

Page 148: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٣٩ -

GאW1

1)(+

=s

sGp τ

אאW

)()1(

111

1)(20

0

II KsssssR

sR

ssKsE

+++

+×+

τ

τ

אאאW

0)(

)1(lim)(lim2000

=+++

==→→

Issss Ksss

sssRssEeτ

τ

אא،אאאאאאאאאK

GWאW1

1)(+

=s

sGpאאW1)( =tr،

אאW2,3.0,2.0,1.0 ==== IIII KKKK،אאאאאW

٥ J٤Wאאאא

Page 149: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٤٠ -

٤ J٣אאאאאאאPI-controllerW אאאאW∫+= t

Ip deKteKtp0

)()()( ττ

אאאאWs

KsKsG Ip

c

+=)(

،אאאאאR0אאW

iK אWsRsR 0)( =

iiK אW1

1)(+

=s

sGp τ

אאW

])1([)1(

111

1)(20

0

IpIp KKsssssR

sR

ssKsKsE

++++

++

τ

τ

Wאאא

0])1([

)1(lim)(lim2000

=+++

+==

→→Ip

ssss KKssssssRssEe

ττ

אאאא،אאאאאK

GWאW1

1)(+

=s

sGpאאW1)( =tr،

אאאW

2,1 == pI KK 1,1 == pI KK 1,2 == pI KK

אאאאאW

Page 150: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٤١ -

٥ J٥Wאאאאא

٤ J٤אאאאאאאאPID-controllerW

אאאאW

dttdeKdtteKteKtp

D

t

Ip

)()()()( 0 ++= ∫

אאאאאWs

KsKsKsG IpD

c

++=

2

)(

،אאאאאאR0אאW

GאWsRsR 0)( =

GאW1

1)(+

=s

sGp τ

אאW

Page 151: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٤٢ -

])1()[()1(

111

1)(20

02

IpDIpD KsKsKsssR

sR

ssKsKsK

sE++++

+=×

+++

τ

τ

אאאW

0])1()[(

)1(lim)(lim2000

=++++

+==

→→IpD

ssss KsKsKssssRssEe

ττ

אאא،אאאאאאאK

GWאW1

1)(+

=s

sGpאאW1)( =tr،

،אאאאאאאאאW

2,1,1 === DpI KKK1,1,1 === DpI KKK 2.0,1,2 === DpI KKK

0 5 10 15 20 25 30

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

1.05Step Response

Time (sec)

Ampl

itude

0 5 10 15 20 25 300.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1

1.2Step Response

Time (sec)

Ampl

itude

0 5 10 15 20 25 300.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1.1Step Response

Time (sec)

Ampl

itude

٥ JאאאאW

sK

sKKsU

dtdeKdteKeKu D

IpDIp ++=⇒++= ∫ )(.

א א

Page 152: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٤٣ -

،אאאאWאאאא

א אאא

אאא

אא

Kp א Ki א א א Kd

אאאאW PIDאאאאאא،W

אאאאאאK אאK K אאאK אWKp،KiKdאא

GW،אאW

٥ J٦W،

JאאWFkxdtdxb

dtxdM =++2

2

JאW)()()()(2 sFskXsbsXsXMs =++

JאאאאאX(s)אF(s)WkbsMssF

sX++

=2

1)()(

Page 153: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٤٤ -

W אWM=1kg אWb=10N.s/m אWk=20N/m אWF(s)=1

אאאאאW2010

1)()(

2 ++=

sssFsX

אאאWKp،KiKdW Gאא G Gאא

JאאאW2010

1)()(

2 ++=

sssFsX

٥ J٧Wאאא

JאאProportional controlW

אאאאFKpE،אאאאK

אאאאאW

Page 154: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٤٥ -

)20(10)()(

2P

P

KssK

sFsX

+++=

אWKp=300אאאW

٥ J٨Wאאאא

אאאאאא،אK

Jאא JאProportional-Derivative controlW

אאאא،אאאאאאW

)20()10()()(

2PD

PD

KsKsKsK

sFsX

+++++

=

WKp=300Kd=10אאאW

Page 155: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٤٦ -

٥ J٩Wאאאא J

،אאאאאאא

J אאאPI controlW אאאPID אאW

IP

IP

KsKssKsK

sFsX

+++++

=)10(10)(

)(23

WKp=350Ki=300Kd=50אאאW

٥ J١٠Wאאאא J J

אאאK

Page 156: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٤٧ -

J٥ J ١W

אאאאאאW

١ JאFkp,kv,ka(אK ٢ Jא؟ ٣ JאאאK

GאW

١ JאW208.512108

52500)(0

=××××

==→

sGLimksp

אW0)(.0

==→

sGsLimksv

אW0)(.2

0==

→sGsLimk

sa ٢ JאאאF٣ J٣Eאtype 0. ٣ J،،W

161.01

1)(1

1)()(0

=+

=+

=∞=∞→ ps

step ksGLimee

∞===∞=∞→ vs

ramp ksGsLimee 1

)(.1)()(

0

∞===∞=∞→

as

parab ksGsLimee 1

)(.1)()(

0

2

)12)(10)(8()5)(2(500

+++++sss

ssV(s)

E(s)Y(s)

Page 157: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٤٨ -

٢W

אאאאאאW

١ JאFkp,kv,ka(אK ٢ J؟א ٣ JאאאK

GאW

١ JאW3

100532

1000)(0

=××

==→

sGLimksp

אW0)(.0

==→

sGsLimksv

אW0)(.2

0==

→sGsLimk

sa ٢ JאאאF٣ J٢ J٣Eא0. ٣ J،،W

0291.01

1)(1

1)()(0

=+

=+

=∞=∞→ ps

step ksGLimee

∞===∞=∞→ vs

ramp ksGsLimee 1

)(.1)()(

0

∞===∞=∞→

as

parab ksGsLimee 1

)(.1)()(

0

2

)5)(3)(2(1000

+++ sss

V(s) E(s)

Y(s)

Page 158: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٤٩ -

٣W אKאא،אאאא

١٠אK٪ GאW

אType1W ∞==

→)(

0sGLimk

sp

8765)(.

0 ×××

==→

KsGsLimksv

0)(.2

0==

→sGsLimk

sa ١٠٪W

1.01)(.

1)()(0

===∞=∞→ vs

ramp ksGsLimee

W10876

5)(.0

=×××

==→

KsGsLimksv

אWK=672K ٤W

אאאW

)8)(7)(6()5(

++++

sssssK

V(s) E(s)

Y(s)

)10(100+ss

V(s) E(s)

Y(s)

51+s

Page 159: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٥٠ -

١ J אK ٢ J אאאK ٣ J אאאK

GאW ١ Jאאאא

אאאK אאאאאW

4005015)5(100

)10(100

)5(1

)10(1001

)10(100

)()().(1)()( 23 −++

+=

+−

+++

+=

−+=

ssss

sssss

sssGsHsG

sGsG e

אאW

אType 0אW

45

4005100)(

0

−=

−×

==→

sGLimk esp

Wkv=0ka=0K אאאW

4

451

11

1)()( −=−

=+

=∞=∞p

step kee

אאאאאK

4005015)5(100

23 −−++

ssss

V(s) E(s)

Y(s)

Page 160: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٥١ -

٥W

،אאאאאK

W1000)(1 =sG)25(

1)(2 +=

sssGK

WY(s)=E(s)G1(s)G2(s)+D(s)G2(s)،WY(s)=V(s)-E(s)،

Y(s)،אאאW)()()(1

)()(

)()(11)(

21

2

21

sDsGsG

sGsV

sGsGsE

+−

+=

E(s)אאK GאW

אאאאW )()()(

)()(1)(

lim)()()(1

lim)(lim)(21

2

021

00∞−∞=

+−

+==∞

→→→ DVssseesD

sGsGssG

sVsGsG

sssEe

Wev،אאאeDאאאK אאאא،א

D(s)=1/s،W

10001

100001

)(lim)(

1lim

1)(10

20

−=

+−

=+

−=∞

→→sG

sG

e

ss

D

٦W

V(s) E(s)

Y(s)

1000 )25(1+ss

D(s)

Page 161: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٥٢ -

אF٣ J٥EאאאאאאFAntenna azimuth position controlKE

אאאאאW Kpot=0.318،K1=100،a=100،Km=2.083،am=1.71،Kg=0.1K

١ J אאאK،W،K

٢ J א؟אKא،١٠K٪

٣ J٥Wאאא

GאW ١ Jאאאאא

אאאG(s)W

אאא אא

אא

אאא

אא

Page 162: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאא

- ١٥٣ -

)100)(71.1(63.6)(

++=

sssKsG

אאאW

)(1)(lim)(lim)(

00 sGssVssEe

ss +==∞

→→

G،WV(s)=1/sאאW

0)0(1

1)(1

1

lim)(lim)(00

=+

=+

==∞→→ GsG

ss

ssEess

G،V(s)=1/s2אאW

KsGssGs

sssEe

sss

79.25))(1(

1lim)(1

1

lim)(lim)(0

2

00=

+=

+==∞

→→→

G،V(s)=1/s3אאW

∞=+

=+

==∞→→→ ))(1(

1lim)(1

1

lim)(lim)(20

3

00 sGssGs

sssEe

sss

٢ Jא١(Type1) אאאאא،אאא

١٠אK٪

9.25779.251.0)( =⇒==∞ KK

e

Page 163: التحكم الآلي

١٥٤

אאאאאאאא

אא

א

א

א

א

٦

Page 164: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٥٤

אא Jאאאא J

אאW

אאW אאאאW

GאאאאאK GאאאK GאאאאK GאאאK

אאאWאאא٩٠K٪

אאW٤

אאW ٤ J אאאאK ٥ J אאאאK ٦ J K

אאW

Page 165: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٥٥

אאWאאאא ١ JאאאW

אאאאאFאאEאאאKאאא

،אאאאאאאK

٢ JאאאאאW אאא٦ J١אW

٦ J١Wאאאא

PlantControllerReference

signalאSet point deviceKאאאאאאExternal disturbance أوא

؟אאאאאאאK

אאאאאאאאאא،אאאא

א،אאאאא،אאאא

אאאKאאאאאאאאstable equilibriumא،

אStableאאאא

Page 166: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٥٦

אKאאאאאאאאאUnstableאא،

אאאאאOn the boundary of stabilityאאNeutralOn the brink of stabilityKאא

אאאאK

אאא٦ J٢FEא ٦ J٢FEאK

0 5 10 15 20 25 300

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6Step Response

Time (sec)

Ampl

itude

٦ J٢ FWE

Page 167: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٥٧

0 5 10 15 20 25 30-3

-2

-1

0

1

2

3

4Step Response

Time (sec)

Ampl

itude

٦ J٢FWE

אאאאאאאאאאאLyapunov's theory of stabilityא،

אאאאKKאאאאאאאאאאאאKאא

אאאאReal time domainK אאאאאאאא

אאאאאאW

)...(.....1 011

1

1101

1

1 xbdtdxb

dtxdb

dtxdbkya

dtdya

dtyda

dtyda

m

m

mm

m

mn

n

nn

n

n +++=++−

+−

אאאאλiKא٦ J٣אאאאK

Page 168: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٥٨

٦ J٣W אאאא

אאאWאאאStable processes؟אא

אאProcess y(t)אאאW

0)( =∞→t

tyLimK

אאאאאאאאאCharacteristic equationאאComplex

rootsאאNegative real partאאאאPositive real partאא

KאאאאStable processesאאאUnstable processesK

Page 169: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٥٩

W אאא א

121+S

21−

=S

)1)(1(2

−+ SS S=1

)2(1+SS

א

11

2 ++ SS אW

23

21

2,1 jS ±−=

kS +21 k

אאאאאאאא

אאImpulse responseאאאRoots of the characteristic equationK

אאאאאאProcess stabilityאאאא

אאאאא،אאאאK

אאאאאאW

١ J אאAlgebric criteriaאאאאWW

Routh criteriaHurwitz criterionK ٢ J אאFrequency criteriaWNyquist

criteriaMichailov criterionTsypkin's ruleK ٣ J D،D-partition methodK

אאK

Page 170: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٦٠

٣ JאאW אאאאאאאאא

אאאאאCharacteristic equationאStableאאNeutralUnstableK

٣ J١Routh criterion W אאW

0... 011

1 =++++ −− asasasa n

nn

n אאאTwo strokes

אאאan,an-2,an-4,…אאan-1,an-3,an-5,…אW 3…. 2 1

an-4…. an-2an sn an-5… an-3 an-1 sn-1

......33 =a 1

54132

−−− −=

n

nnnn

aaaaa

a1

32131

−−− −=

n

nnnn

aaaaa

asn-2

......43 =a 31

33453142 a

aaaaa nn −− −

=31

32133141 a

aaaaa nn −− −

=sn-3

......53 =a 41

3431334152 a

aaaaa

−=

41

4231324151 a

aaaaa

−=sn-4

אאאאאאאאאאאאRight half of the complex

planeKאאאNecessary and sufficient conditionא،אאאאאאאאא

אאאאאאK אאאאאא،

אאאאאאK

Page 171: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٦١

J אאאW א،אאאאא

אW ٢ J אאאεא،

אεK ٣ J ε+→ 0εא،

אאאאאאאאאאK

J אאאW אאאאאאW

١ J אאאsi،אAuxiliary equationFאאKE

٢ J אאאsאא،אאאאאK

٣ J אא،אאאאאאאאאאK

٣ J٢Hurwitz criterionW

אאאnnW

Page 172: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٦٢

n

n

n

nn

nn

nnn

nnn

n

a

aaaaaaaaaaaa

....000

................0....000....000....00....00....0...

1

2

31

42

531

−−

−−

−−−

=∆

אאאאאאDiagonal minorsאא∆n،אW

0.......,,........., 21 >∆∆∆ n אאאאLynara-chipara criterionא

אאאאאאאאאאאאFאאאEאK

٤ JW ٤ J١١W

אאאאאאאW 02453 234 =++++ ssss

؟ GאWW

(3) (2)(1) 2 51 s4 0 4 3 S3 0

236

3)0123(

30321

==×−×

=3

113

)4153(3

4351

=×−×

=

S2

Page 173: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٦٣

0 0

1126)234(2

43

311

311

311

311

=×−×

=

S1

0 0 2 S0 א،אאאא

אK ٤ J٢٢W

אאאKאא،אאW

0432 23 =+++ sKss GאWאאאאאK،

W (2) (1) 3 1 s3 4 2K s2 0

KK2

46 − s1

0 4 s0 אאא

אאW K>0, 6K-4>0 K>4/6

אאKW[ ]+∞→32

3אאאאא2=Kא،

אW (2) (1) 3 1 s3 4 2x2/3=4/3 s2 0 0 s1

s0

Page 174: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٦٤

s1،אאאW

4234 +s

אאW 006

16 =+s W

(2) (1) 3 1 s3 4 4/3 s2 0 16/6 s1 0 4 s0

א،אאאאאאאא،א

3js ±=K ٤ J٣٣W

אאאאאW 0322 234 =++++ ssss

GאW אאאאאאW

(3) (2) (1) 3 2 1 s4 0 2 1 s3

3 0 s2

،אאאא

אאאאאεW (3) (2) (1)

Page 175: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٦٥

3 2 1 s4 0 2 1 s3 0 3 ε s2 0 0 (2ε-3)/ε s1 0 0 3 s0

אאאאאא-3/ε

εאאאאאאאאאאK

٤ J٤ ٤W

אאאאאאאאW

)1)(1()(

21 ++=

sTsTsKsG

GאW אאאאW

0)(1 =+ sG אאאW

0)( 221

321 =++++ KssTTsTT

אאאאאאW

KTTTT

KTT

n

21

21

21

0010)(

+

+=∆

אאW T1T2;T1+T2;K>0

;0;; 321 >∆∆∆ W;211 TT +=∆

Page 176: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٦٦

121

21

2 TTKTT +

=∆

n∆=∆ 3 אאאאאאאW

0)(0)(

0

211

212

213

21212

>+=∆>−+=∆

>−+=∆

TTTTKTTK

TKTTT

אT2,T1,KאאאW

21

21

2121 0

TTTTK

TKTTT+

<

>−+

٥ JאאאW אאאאא

אאW אא אא

012 =++ bss b>0 0123 =+++ csbssbc-1>0 01234 =++++ dscsbssbcd-d2-b2 >0 012345 =+++++ esdscsbssbcd+b-d2-b2e >0 0123456 =++++++ fsesdscsbss (bcd+bf-d2-b2e)e+b2c-bd-bc2f-f2+bfe+cdf >0

Page 177: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٦٧

J٦ J ١W

אאW 633244)( 2345 +++++= ssssssq

١ JK ٢ J؟א

GאW ١ JW

3 4 1 s5 63 24 1 s4

0 60

163131

−= 20124141

−=

s3

0 63

20020631

=−

− 21

206020

241

=−

−−

s2

0 0

2163216020

=

−−

s1

٢ Jאאauxiliary polynomialW

)3)(3(21)3(216321 22 jsjsss −+=+=+ אאא،אאא

،אW

213)( 23

2+++=

+sss

ssq

אאW

Page 178: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٦٨

1 1 s3 21 1 s2

0

20121111

−=

s1

0 21

20020211

=−

s0

אאאאK

٢W אא،אאW

١ JאאW1+G(s)G(s)אאאK

٢ JK ٣ JKaאK

GאW

)1()(

++

sasK

)3)(2(1

++ sss

R(s) Y(s)

אא א

א אא

Page 179: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٦٩

١ J)3)(2)(1(

)()3)(2(

1)1(

)()(+++

+=

++×

++

=ssss

asKssss

asKsG

W

)3)(2)(1(

)()3)(2)(1()3)(2)(1(

)(1)(1+++

+++++=

++++

+=+ssss

asKssssssss

asKsG

אאW0)6(116)( 234 =+++++= KasKssssq ٢ JW

Ka11 1 s4 (K+6) 6 s3 Ka

Ka

=6

061

6

606

66111

KK −=

+

s2

0

660

660

660

660 6)6(

66

K

K

K

K KaKKaK

− −+×=

+s1

Ka s0

٣ JאW

W6006

60≤⇒≥

− KK

WK

KKaKaKK36

)6()60(06)6()60( +×−≤⇔≥−+×−،

0≥aאK=40639.0≤aK ٣W

אא،W ١ JאאW1+G(s)G(s)אא

אK ٢ JK

Page 180: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٧٠

٣ JKaאאאess24%Wr(t)=At

GאW

١ J0)5)(2)(1(

)()( =+++

+=

ssssasKsG

W

)5)(2)(1(

)()5)(2)(1()5)(2)(1(

)(1)(1+++

+++++=

++++

+=+ssss

asKssssssss

asKsG

אאW0)10(178 234 =+++++ KasKsss ٢ JW

Ka17 1 s40 (K+10) 8 s3 Ka

Ka

=6

061

8

1268

108171

KK −=

+

s2

0

8126

8126

8126

8126 8)10(

108

K

K

K

K KaKKaK

− −+×=

+s1

Kas0

)1()(

++

sas

)5)(2( ++ sssK

R(s) Y(s)

אא

א

Page 181: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٧١

٣ JאW

W12608

126≤⇒≥

− KK

W0≥Ka W064)126()10( ≥−−×+ KaKK

אessWess=A/Kv،10

)(lim0

KassGKsv ==→

،W

KaAess

10=K

אW%24=sseA42=Ka،F6.0,70 == aKEF84.0,50 == aKEאאא

24%K ٤W

אא،W 04)2(3 23 =++++ sKKss

KאאK GאWK>0.53 ٥W

אאאאאאאאW

אא אא 0152 =++ ss b>0

……………………………………………...012

413 =+++ sss bc-1>0

……………………………………………...01102 234 =++++ ssss bcd-d2-b2 >0

……………………………………………...01325 2345 =+++++ sssss bcd+b-d2-b2e >0

……………………………………………...0132 23456 =++++++ ssssss (bcd+bf-d2-b2e)e+b2c-bd-bc2f-f2+bfe+cdf >0

……………………………………………...

Page 182: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא אאFE אאאא

١٧٢

GאW אא אא

0152 =++ ss b=5>0 א

012413 =+++ sss bc-1=0.25×1-1=-0.75 <0

א 01102 234 =++++ ssss bcd-d2-b2=1×2×10-102-12= -81 <0

א 01325 2345 =+++++ sssss bcd+b-d2-b2e=30+5-32-52×1=1 >0

א 0132 23456 =++++++ ssssss (bcd+bf-d2-b2e)e+b2c-bd-bc2f-f2+bfe+cdf >0

(2+2-1-12)×3+4-2-2-1+6+1=-19<0 א

Page 183: التحكم الآلي

א ٢٥٤ א

אאFE

- ١٧٣ -

AC Motor Actuator

Analog Automatic Control

Block Diagram אאCharacteristic Equation

Characteristics אClosed Loop

Control System Control Valve

אאControlled variable Controller

Critical damping Damping

DC Motor אDelay time

Derivative Derivative controller

Design Digital

Disturbance Dynamic

Error Feedback

Feedback path

Page 184: التحكم الآلي

א ٢٥٤ א

אאFE

- ١٧٤ -

אאFinal control element אFlow meter

אFlow rate Forward path

Frequency Gain

Input Integral

Integral controller Laplace transform

Level Manual control

Motor אOn-off controller

אOpen loop Output

אOver damping Over shoot

אPeak time אPerformance

אאPermanent response א،Pneumatic אPolynomial

אPotentiometer Process

Proportional Proportional Controller

Page 185: التحكم الآلي

א ٢٥٤ א

אאFE

- ١٧٥ -

Reference input אResponse

אResponse curve אאRise time

Root Sensor

אSeries אSet point

אSettling time אSignal transducer

אאStability אאStability criteria

Step input System

א،Tachometer אTime constant

אTime response Transducer

אאTransfer function אTransient response

Under damping Unit step

Unity feedback

Page 186: التحكم الآلي

א ٢٥٤ אא

אאFE

אא

١ Jאא JLא Jא J١٩٨٩א

٢ JIntroduction to control system technology- fifth editionאWRobert- N.BatesonWPrentice HallK

٣ JFeed back Control systemsא،WBruns and saundersWMc Graw-Hill 1995K

٤ JControl systems Engineering-third editionא،WNorman S.NiseWJohn Wiley & Sons, IncK

٥ JModern Control systemsא،WRICHARD C.DORF ROBERT H.BISHOP،WAddison-Wesley

Page 187: التحكم الآلي

א ٢٥٤ א

אאFE

א

אאWאאא

١ JKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٢ ٢ JאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٦ ٣ JאאאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١١ אאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٦ ١KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٧

אאWאא ١ JאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٢٣ ٢ JאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٢٤ ٢ J١אאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٢٤ ٢ J٢אKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٤١ ٢ J٣KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٥١ ٢ J٤אKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٥٦ ٢ J٥אאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٦٠ ٣ JאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٧٣ ٣ J١אKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٧٣ ٣ J٢אאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٧٣ ٣ J٣אאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٧٤ ٣ J٤אאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٧٥ ٣ J٥אKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٧٦ אאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٧٩

٢KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٨٠

Page 188: التحكم الآلي

א ٢٥٤ א

אאFE

אאWאא ١ JאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٨٧ ٢ JKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٩١ ٣ JאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK٩٤

٣KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٠٢ אאאWאאאאא

١ JאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٠٧ ٢ JאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١١٢

٤KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٢٢ אאWאאא

١ JאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٢٧ ٢ JאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٢٩ ٣ JאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٣٤ ٤ JאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٣٦ ٥ JאאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٤٢

٥KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٤٧ אאWאאאא

١ JאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٥٥ ٢ JאאאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٥٥ ٣ JאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٦٠ ٤ JKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٦٢ ٥ JאאאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٦٥

٦KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٦٧ אKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٧٥

אאKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK١٧٦