1. Penggunaan Matematik dalam Reka Bentuk Pengawal Perindustrian
Reka bentuk pengawal perindustrian melibatkan beberapa aspek, termasuk reka bentuk perkakasan, reka bentuk perisian, dan reka bentuk seni bina sistem. Dalam proses reka bentuk ini, matematik memainkan peranan utama.
1.1 Aplikasi Matematik dalam Reka Bentuk Perkakasan
Reka bentuk perkakasan pengawal industri terutamanya termasuk pemproses, kenangan, antara muka input/output dan bahagian lain. Dalam reka bentuk bahagian -bahagian ini, penerapan matematik terutamanya dicerminkan dalam aspek berikut:
1.1.1 Penilaian Prestasi Pemproses
Dalam proses pemilihan pemproses, adalah perlu untuk menilai penunjuk prestasi, seperti kelajuan pemprosesan, penggunaan kuasa, kebolehpercayaan dan sebagainya. Penilaian penunjuk ini sering memerlukan penggunaan model matematik dan algoritma, seperti model penilaian prestasi, model penilaian penggunaan kuasa dan sebagainya.
1.1.2 Pengiraan Kapasiti Memori
Pengawal industri perlu menyimpan sejumlah besar program kawalan dan data, jadi kapasiti memori perlu dikira dengan munasabah. Ini memerlukan penggunaan formula matematik dan algoritma, seperti formula pengiraan kapasiti memori, algoritma mampatan data dan sebagainya.
1.1.3 Reka Bentuk Antara Muka Input/Output
Pengawal industri perlu berkomunikasi dengan pelbagai sensor, penggerak dan peranti lain, jadi mereka perlu merancang antara muka input/output yang sepadan. Dalam proses reka bentuk antara muka, perlu menggunakan pengetahuan matematik, seperti model penghantaran isyarat, protokol komunikasi dan sebagainya.
1.2 Aplikasi Matematik dalam Reka Bentuk Perisian
Reka bentuk perisian pengawal industri terutamanya termasuk algoritma kawalan, antara muka interaksi manusia, pemantauan sistem dan bahagian lain. Dalam reka bentuk bahagian -bahagian ini, penerapan matematik terutamanya dicerminkan dalam aspek berikut:
1.2.1 Reka Bentuk Algoritma Kawalan
Algoritma kawalan adalah bahagian utama pengawal perindustrian, yang menentukan prestasi dan kestabilan pengawal. Dalam proses reka bentuk algoritma kawalan, perlu menggunakan pengetahuan matematik, seperti kalkulus, aljabar linear, teori kebarangkalian dan sebagainya.
1.2.2 Reka Bentuk Antara Muka Interaksi Manusia-Komputer
Antara muka manusia-komputer adalah jambatan untuk pertukaran maklumat antara pengawal perindustrian dan pengendali. Dalam proses reka bentuk antara muka, perlu menggunakan pengetahuan matematik, seperti grafik, ergonomik dan sebagainya.
1.2.3 Reka Bentuk Pemantauan Sistem
Pemantauan sistem adalah bahagian penting dari pengawal perindustrian, yang dapat merealisasikan pemantauan masa nyata dan diagnosis kesalahan pengawal. Dalam proses reka bentuk pemantauan sistem, perlu menggunakan pengetahuan matematik, seperti pemprosesan isyarat, analisis data dan sebagainya.
1.3 Aplikasi Matematik dalam Reka Bentuk Senibina Sistem
Reka bentuk seni bina sistem pengawal perindustrian perlu mempertimbangkan beberapa aspek, seperti reka bentuk modularization, reka bentuk kebolehpercayaan, reka bentuk skalabiliti dan sebagainya. Dalam proses reka bentuk ini, penerapan matematik terutamanya dicerminkan dalam aspek berikut:
1.3.1 Reka bentuk modularization
Reka bentuk modular dapat meningkatkan kebolehkerjaan dan skalabilitas pengawal perindustrian. Dalam proses reka bentuk modular, pengetahuan matematik, seperti teori graf dan matematik gabungan, perlu digunakan.
1.3.2 Reka bentuk kebolehpercayaan
Kebolehpercayaan adalah salah satu petunjuk penting pengawal perindustrian. Dalam proses reka bentuk kebolehpercayaan, perlu menggunakan pengetahuan matematik, seperti teori kebarangkalian, kejuruteraan kebolehpercayaan dan sebagainya.
1.3.3 Reka bentuk skalabiliti
Skalabiliti adalah satu lagi indeks penting pengawal perindustrian. Dalam proses reka bentuk skalabiliti, perlu menggunakan pengetahuan matematik, seperti reka bentuk algoritma, struktur data dan sebagainya.
2. Penggunaan Matematik dalam Algoritma Kawalan Pengawal Perindustrian
Algoritma kawalan adalah bahagian utama pengawal perindustrian, yang menentukan prestasi dan kestabilan pengawal. Dalam proses reka bentuk algoritma kawalan, penerapan matematik terutamanya ditunjukkan dalam aspek berikut:
2.1 Algoritma Kawalan PID
Algoritma kawalan PID adalah algoritma kawalan yang biasa digunakan, yang menyedari kawalan sistem melalui berkadar (P), integral (i), perbezaan (d) tiga pautan. Dalam proses reka bentuk algoritma kawalan PID, perlu menggunakan pengetahuan matematik, seperti kalkulus, algebra linear dan sebagainya.
2.2 Algoritma Kawalan Fuzzy
Algoritma Kawalan Fuzzy adalah sejenis algoritma kawalan berdasarkan logik kabur, yang dapat merealisasikan kawalan sistem ketidakpastian. Dalam proses reka bentuk algoritma kawalan kabur, perlu menggunakan pengetahuan matematik, seperti matematik kabur, teori set dan sebagainya.
2.3 Algoritma Kawalan Rangkaian Neural
Algoritma Kawalan Rangkaian Neural adalah sejenis algoritma kawalan berdasarkan rangkaian saraf buatan, yang dapat merealisasikan kawalan sistem kompleks. Dalam proses reka bentuk algoritma kawalan rangkaian saraf, perlu menggunakan pengetahuan matematik, seperti teori kebarangkalian, statistik dan sebagainya.
3. Penggunaan Matematik dalam Pemprosesan Isyarat Pengawal Perindustrian
Pemprosesan isyarat adalah bahagian penting dari pengawal perindustrian, yang dapat merealisasikan pengambilalihan, pemprosesan dan analisis isyarat sensor. Dalam proses pemprosesan isyarat, penerapan matematik terutamanya dicerminkan dalam aspek berikut:
3.1 Pengambilalihan Isyarat
Pengambilalihan isyarat adalah langkah pertama pemprosesan isyarat, yang memerlukan penggunaan pengetahuan matematik, seperti pensampelan teorem, pemodelan isyarat dan sebagainya.
3.2 Penapisan isyarat
Penapisan isyarat adalah bahagian penting dalam pemprosesan isyarat, yang dapat merealisasikan penyingkiran dan melicinkan isyarat. Dalam proses penapisan isyarat, ia perlu menggunakan pengetahuan matematik, seperti transformasi Fourier, reka bentuk penapis dan sebagainya.