1. Primjena matematike u dizajnu industrijskog kontrolera
Dizajn industrijskih regulatora uključuje nekoliko aspekata, uključujući hardverski dizajn, dizajn softvera i dizajn arhitekture sistema. U tim dizajnerskim procesima matematika igra ključnu ulogu.
1.1 Primjena matematike u hardverskom dizajnu
Dizajn hardvera industrijskih kontrolora uglavnom uključuje procesore, uspomene, ulazni / izlazni sučelja i druge dijelove. U dizajnu ovih dijelova primjena matematike se čini uglavnom u sljedećim aspektima:
1.1.1 Procjena performansi procesora
U procesu selekcije procesora potrebno je procijeniti njegove pokazatelje uspješnosti, kao što su brzina obrade, potrošnju energije, pouzdanosti i tako dalje. Evaluacija ovih pokazatelja često zahtijeva upotrebu matematičkih modela i algoritma, poput modela procjene performansi, modeli evaluacije potrošnje i tako dalje.
1.1.2 Izračun kapaciteta memorije
Industrijski kontroleri moraju pohraniti veliki broj kontrolnih programa i podataka, tako da kapacitet memorije treba razumno izračunati. Ovo zahtijeva upotrebu matematičkih formula i algoritama, poput izračuna memorijskih kapaciteta, algoritmi kompresije podataka i tako dalje.
1.1.3 Dizajn ulaznog / izlaza sučelja
Industrijski kontroleri moraju komunicirati s raznim senzorima, aktuatorima i drugim uređajima, tako da im je potrebno dizajnirati odgovarajuće ulazno / izlazno sučelje. U procesu dizajna sučelja potrebno je koristiti matematičko znanje, kao što su modeli prijenosa signala, komunikacijski protokoli i tako dalje.
1.2 Primjena matematike u dizajnu softvera
Softverski dizajn industrijskih kontrolora uglavnom uključuje kontrolne algoritme, sučelje za interakciju na humanu računaru, nadzor sistema i druge dijelove. U dizajnu ovih dijelova primjena matematike se čini uglavnom u sljedećim aspektima:
1.2.1 Kontrolni algoritam Dizajn
Kontrolni algoritam je osnovni dio industrijskog regulatora koji određuje performanse i stabilnost kontrolera. U procesu dizajna kontrolnog algoritma potrebno je koristiti matematičko znanje, kao što su izračuna, linearna algebra, teorija vjerojatnosti i tako dalje.
1.2.2 Dizajn interfejsa interakcije na humanom računaru
Interfejs na ljudskom računaru most je za razmjenu informacija između industrijskog kontrolera i operatera. U procesu dizajna sučelja potrebno je koristiti matematičko znanje, poput grafike, ergonomije i tako dalje.
1.2.3 Dizajn nadzora sistema
Monitoring sistema važan je dio industrijskog kontrolera koji može realizirati dijagnozu praćenja i greške u stvarnom vremenu kontrolera. U procesu dizajna praćenja sistema potrebno je koristiti matematičko znanje, kao što su obrada signala, analizu podataka i tako dalje.
1.3 Primjena matematike u dizajnu arhitekture sistema
Dizajn sistemskog arhitekture industrijskih kontrola mora uzeti u obzir brojne aspekte, poput dizajna modularizacije, dizajn pouzdanosti, dizajn skalabilnosti i tako dalje. U tim dizajnerskim procesima primjena matematike se uglavnom odražava na sljedeće aspekte:
1.3.1 Dizajn modularizacije
Modularni dizajn može poboljšati održivost i skalabilnost industrijskih kontrolera. U modularnom dizajnerskom procesu, matematičko znanje, kao što su teorija grafikona i kombinatorske matematike, treba primijeniti.
1.3.2 Dizajn pouzdanosti
Pouzdanost je jedan od važnih pokazatelja industrijskih kontrolora. U procesu dizajna pouzdanosti potrebno je koristiti matematičko znanje, poput teorije vjerojatnosti, inženjering pouzdanosti i tako dalje.
1.3.3 Dizajn skalabilnosti
Skalabilnost je još jedan važan indeks industrijskog kontrolera. U procesu dizajna skalabilnosti potrebno je koristiti matematičko znanje, kao što su dizajn algoritma, strukturu podataka i tako dalje.
2. Primjena matematike u kontrolnim algoritmima industrijskih kontrolora
Kontrolni algoritam je osnovni dio industrijskog regulatora koji određuje performanse i stabilnost kontrolera. U procesu dizajniranja kontrolnog algoritma, primjena matematike se uglavnom odražava na sljedeće aspekte:
2.1 PID kontrolni algoritam
PID kontrolni algoritam je najčešće korišteni kontrolni algoritam, koji shvata kontrolu nad sistemom kroz proporcionalnu (P), integral (i), diferencijal (d) tri veze. U procesu dizajna PID kontrolnog algoritma potrebno je koristiti matematičko znanje, kao što su izračuna, linearna algebra i tako dalje.
2.2 Fuzzy kontrolni algoritam
Fuzzy Control algoritam je vrsta kontrolnog algoritma zasnovana na nejasnoj logici, koja može realizirati kontrolu nesigurnosti. U procesu dizajniranja nejasnih algoritama kontrole potrebno je koristiti matematičko znanje, poput nejasne matematike, postavljanje teorije i tako dalje.
2.3 Algoritam kontrole neuronske mreže
Algoritam kontrole neuronske mreže je vrsta kontrolnog algoritma zasnovana na umjetnoj neuronskoj mreži, koja može realizirati kontrolu složenog sustava. U procesu dizajna algoritma kontrole neuronske mreže potrebno je koristiti matematičko znanje, poput teorije vjerojatnosti, statistike i tako dalje.
3. Primjena matematike u obradi signala industrijskih regulatora
Obrada signala važan je dio industrijskih kontrolora, koji mogu realizirati stjecanje, obradu i analizu senzora. U procesu obrade signala primjena matematike se uglavnom odražava na sljedeće aspekte:
3.1 Prikupljanje signala
Prikupljanje signala prvi je korak obrade signala, koji zahtijeva korištenje matematičkog znanja, poput uzorkovanja teoreme, modeliranja signala i tako dalje.
3.2 Filtriranje signala
Filtriranje signala važan je dio obrade signala, što može realizirati označavanje i izglađivanje signala. U procesu filtriranja signala treba koristiti matematičko znanje, kao što je Fourier transformator, dizajn filtera i tako dalje.