सर्वोमैकेनिज्म
नियंत्रण प्रौद्योगिकी में सर्वोमैकेनिज्म (सहायक यांत्रिक विधि), जिसे सामान्यतः सहायक के लिए छोटा किया जाता है, एक स्वचालित उपकरण है जो एक तंत्र की क्रिया को सही करने के लिए त्रुटि-संवेदन नकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग करता है।[1] विस्थापन-नियंत्रित अनुप्रयोगों पर, इसमें सामान्यतः एक अंतर्निर्मित संकेतक या अन्य स्थिति प्रतिक्रिया तंत्र शामिल होता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि निर्गत वांछित प्रभाव प्राप्त कर रहा है।[2]
यह शब्द केवल उन प्रणालियों पर सही ढंग से लागू होता है जहां प्रतिक्रिया या त्रुटि-सुधार संकेत यांत्रिक स्थिति, गति, दृष्टिकोण या किसी अन्य मापने योग्य चर को नियंत्रित करने में मदद करते हैं।[3] उदाहरण के लिए, स्वचालित पावर विंडो नियंत्रण एक सर्वोमैकेनिज्म नहीं है, क्योंकि कोई स्वचालित प्रतिक्रिया नहीं है जो स्थिति को नियंत्रित करती है- प्रचालक अवलोकन द्वारा ऐसा करता है। इसके विपरीत कार का समुद्री पर्यटन नियंत्रण संवृत पाश प्रतिपुष्टि का उपयोग करता है, जो इसे सर्वोमैकेनिज्म के रूप में वर्गीकृत करता है।
अनुप्रयोग
स्थिति नियंत्रण
सामान्य प्रकार का सहायक स्थिति नियंत्रण प्रदान करता है। सामान्यतः, सहायक विद्युत प्रवाह, हाइड्रोलिक या वायवीय होते हैं। वे नकारात्मक प्रतिक्रिया के सिद्धांत पर काम करते हैं, जहां नियंत्रण निविष्ट की तुलना यांत्रिक प्रणाली की वास्तविक स्थिति से की जाती है जैसा कि निर्गत पर किसी प्रकार के ट्रांसड्यूसर (पारक्रमित्र) द्वारा मापा जाता है। वास्तविक और वांछित मूल्यों ("त्रुटि संकेत") के बीच किसी भी अंतर को बढ़ाया (और परिवर्तित) किया जाता है और त्रुटि को कम करने या समाप्त करने के लिए आवश्यक दिशा में पद्धति को चलाने के लिए उपयोग किया जाता है। यह प्रक्रिया नियंत्रण सिद्धांत का एक व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला अनुप्रयोग है। विशिष्ट सहायक चक्रीय (कोणीय) या रैखिक निर्गत दे सकते हैं।
गति नियंत्रण
नियंत्रक (उपकरण) के माध्यम से गति नियंत्रण एक अन्य प्रकार का सहायक-तंत्र है। भाप इंजन यांत्रिक नियंत्रकों का उपयोग करता है, एक और प्रारंभिक अनुप्रयोग पनचक्की की गति को नियंत्रित करना था। द्वितीय विश्व युद्ध से पहले निरंतर गति नोदक या प्रोपेलर (propeller) को मनउवरिंग (maneuvering) करने वाले विमानों के लिए इंजन की गति को नियंत्रित करने के लिए विकसित किया गया था। गैस टर्बाइन इंजनों के लिए ईंधन नियंत्रण या तो द्रवयांत्रिक या इलेक्ट्रॉनिक संचालन को नियोजित करता है।
अन्य
स्थापन सर्वोमैकेनिज्म का इस्तेमाल पहली बार सैन्य अग्नि-नियंत्रण और समुद्री दिशाज्ञान उपकरण में किया गया था। आज सर्वोमैकेनिज्म का उपयोग स्वचालित उपयंत्र, उपग्रह अनुवर्तन एंटेना, दूरस्थ नियंत्रण हवाई जहाज, नावों और विमानों पर स्वचालित दिशाज्ञान पद्धति और विमानभेदी -हथियार नियंत्रण पद्धति में किया जाता है। अन्य उदाहरण विमान में फ्लाई-बाय-वायर पद्धति हैं जो विमान की नियंत्रण सतहों को सक्रिय करने के लिए सहायक का उपयोग करते हैं, और रेडियो-नियंत्रित प्रतिदर्श जो उसी उद्देश्य के लिए आरसी सहायक का उपयोग करते हैं। कई ऑटोफोकस कैमरे लेंस को सटीक रूप से स्थानांतरित करने के लिए एक सर्वोमैकेनिज्म का भी उपयोग करते हैं। हार्ड डिस्क ड्राइव में उप-सूक्ष्ममापी स्थापन सटीकता के साथ एक चुंबकीय सहायक प्रणाली होती है। औद्योगिक मशीनों में, कई अनुप्रयोगों में जटिल गति करने के लिए सहायक का उपयोग किया जाता है।
सर्वोमोटर
1. विद्युत मोटर
2. स्थिति प्रतिक्रिया तनाव नापने का यंत्र
3. न्यूननगियर
4. एक्चुएटर बांह
सर्वोमोटर एक विशिष्ट प्रकार की मोटर होती है जिसे चक्रीय संकेतक या विभवमापी के साथ जोड़कर सर्वोमैकेनिज्म बनाया जाता है। यह अन्वायोजन बदले में अन्य सर्वोमैकेनिज्म का हिस्सा बन सकती है। विभवमापी स्थिति को इंगित करने के लिए एक सरल अनुरूप संकेत प्रदान करता है, जबकि एक संकेतक स्थिति और सामान्यतः गति प्रतिक्रिया प्रदान करता है, जो एक पीआईडी नियंत्रक के उपयोग से स्थिति के अधिक सटीक नियंत्रण की अनुमति देता है l इस प्रकार एक स्थिर स्थिति की तेजी से उपलब्धि (किसी दिए गए मोटर शक्ति के लिए) तापमान में परिवर्तन होने पर विभवमापी बहाव के अधीन होते हैं जबकि संकेतक अधिक स्थिर और सटीक होते हैं।
सर्वोमोटर्स का उपयोग उच्च अंत और निचले स्तर दोनों अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। उच्च अंत में सटीक औद्योगिक घटक होते हैं जो चक्रीय संकेतक का उपयोग करते हैं। निचले सिरे पर रेडियो-नियंत्रित प्रतिदर्श में उपयोग किए जाने वाले सस्ते रेडियो नियंत्रण सहायक (रेडियो नियंत्रण) (आरसी सर्वो) हैं जो मुक्तधावी मोटर और सन्निहित नियंत्रक के साथ साधारण विभवमापी स्थिति संवेदक का उपयोग करते हैं। सर्वोमोटर शब्द आम तौर पर एक उच्च अंत औद्योगिक घटक को संदर्भित करता है, जबकि सहायक शब्द का उपयोग अक्सर उन सस्ती उपकरणों का वर्णन करने के लिए किया जाता है जो एक विभवमापी को नियोजित करते हैं। सोपानक मोटर को सर्वोमोटर्स नहीं माना जाता है, हालांकि उनका उपयोग भी बड़े सर्वोमैकेनिज्म के निर्माण के लिए किया जाता है। सोपानक मोटर में उनके निर्माण के कारण अंतर्निहित कोणीय स्थिति होती है, और यह आम तौर पर प्रतिपुष्टि के बिना विवृत पाश तरीके से उपयोग किया जाता है। वे आम तौर पर मध्यम-सटीक अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किए जाते हैं।
आरसी सहायक का उपयोग विभिन्न यांत्रिक प्रणालियों जैसे कार के संचालन, विमान पर नियंत्रण सतहों, या नाव की पतवार के लिए प्रवर्तक प्रदान करने के लिए किया जाता है। सूक्ष्मप्रक्रमक द्वारा उनकी सामर्थ्य, विश्वसनीयता और नियंत्रण की सादगी के कारण, उन्हें अक्सर छोटे पैमाने के रोबोटिक्स (यंत्रमानवशास्त्र) अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है। मानक आरसी अभिग्राही (या सूक्ष्म नियंत्रक) सहायक को पल्स चौड़ाई मॉडुलन (पीडब्लूएम) संकेत भेजता है। सहायक के अंदर के इलेक्ट्रॉनिक्स पल्स की चौड़ाई को स्थिति में बदल देते हैं। जब सहायक को घुमाने का आदेश दिया जाता है, तो मोटर तब तक संचालित होती है जब तक कि विभवमापी आदेश की स्थिति के अनुरूप मान तक नहीं पहुंच जाता।
इतिहास
जेम्स वॉट के भाप इंजन नियंत्रक को आम तौर पर पहला यंत्रचालित प्रतिपुष्टि पद्धति माना जाता है। विंडमिल फैंटेल स्वचालित नियंत्रण का एक पुराना उदाहरण है, लेकिन चूंकि इसमें प्रवर्धक या लाभ नहीं है, इसलिए इसे सामान्यतः सर्वोमैकेनिज्म नहीं माना जाता है।
पहला प्रतिपुष्टि स्थिति नियंत्रण उपकरण जहाज का संचालन इंजन था, जिसका इस्तेमाल जहाज के पहिये की स्थिति के आधार पर बड़े जहाजों के पतवार की स्थिति के लिए किया जाता था। जॉन मैकफर्लेन ग्रे एक अग्रणी थे। 1866 में एसएस ग्रेट ईस्टर्न पर उनके एकस्वीकृत प्रारुप का उपयोग किया गया था। जोसेफ़ फ़ारकोट1862 और 1868 के बीच कई एकस्वीकृत के साथ प्रतिपुष्टि अवधारणा के लिए समान श्रेय के पात्र हो सकते हैं।[4]
टेलीमोटर का आविष्कार 1872 के आसपास एंड्रयू बेट्स ब्राउन द्वारा किया गया था, जिससे नियंत्रण कक्ष और इंजन के बीच विस्तृत तंत्र को बहुत सरल बनाया जा सकता था।[5]भाप संचालन इंजनों में आधुनिक सर्वोमैकेनिज्म की विशेषताएं थीं: निविष्ट, निर्गत, त्रुटि संकेत, और त्रुटि संकेत को बढ़ाने के लिए एक साधन जिसका उपयोग त्रुटि को शून्य की ओर ले जाने के लिए नकारात्मक प्रतिक्रिया के लिए किया जाता है। रैगोनेट पावर रिवर्स प्रक्रिया 1909 में एकस्वीकृत कराए गए रैखिक गति के लिए एक सामान्य प्रयोजन वायु या भाप से चलने वाला सहायक प्रवर्धक था।[6]
एलीशा ग्रे के टेलीऑटोग्राफ (सुदूर स्वतः लेखी) में 1888 की शुरुआत में इलेक्ट्रिकल सर्वोमैकेनिज्म का इस्तेमाल किया गया था।
विद्युत सर्वोमैकेनिज्म को शक्ति प्रवर्धक की आवश्यकता होती है। द्वितीय विश्व युद्ध ने विद्युत प्रवर्धक के रूप में एम्प्लिडाइनका उपयोग करते हुए, विद्युत अग्नि-नियंत्रण सर्वोमैकेनिज्म का विकास देखा। यूनिवैक I कंप्यूटर के लिए यूनिसर्वो टेप ड्राइव में वेक्यूम - ट्यूब प्रवर्धकों का उपयोग किया गया था। रॉयल नेवी ने 1928 में एचएमएस चैंपियन (1915)पर सुदूर शक्ति नियंत्रण (आरपीसी) के साथ प्रयोग करना शुरू किया और 1930 के दशक की शुरुआत में सर्चलाइट्स (खोज प्रदीपन) को नियंत्रित करने के लिए आरपीसी का उपयोग करना शुरू किया। डब्ल्यूडब्ल्यू 2 के दौरान आरपीसी का उपयोग तोप टेक और गन डायरेक्टर्स को नियंत्रित करने के लिए किया गया था।
आधुनिक सर्वोमैकेनिज्म ठोस अवस्था शक्ति प्रवर्धकों का उपयोग करते हैं, जो सामान्यतः मॉस्फेट या थाइरिस्टर उपकरणों से निर्मित होते हैं। छोटे सहायक शक्ति ट्रांजिस्टर (प्रतिरोधान्तरित्र) का उपयोग कर सकते हैं।
माना जाता है कि इस शब्द की उत्पत्ति फ्रांसीसी "ले सर्वोमोटूर" या स्लेवमोटर से हुई है, जिसका पहली बार जे.जे.एल. फ़ारकोट द्वारा 1868 में जहाज के संचालन में उपयोग के लिए हाइड्रोलिक और भाप इंजन का वर्णन करने के लिए उपयोग किया गया था।[7]
सबसे सरल प्रकार के सहायक बैंग-बैंग नियंत्रण का उपयोग करते हैं। अधिक जटिल नियंत्रण प्रणालियां आनुपातिक नियंत्रण,पीआईडी नियंत्रण और राज्य अंतरिक्ष नियंत्रण का उपयोग करती हैं, जिनका अध्ययन आधुनिक नियंत्रण सिद्धांत में किया जाता है।
प्रदर्शन के प्रकार
सहायकको उनकी प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली के माध्यम से वर्गीकृत किया जा सकता है:[8]
- टाइप 0 सर्वो: स्थिर-अवस्था की स्थितियों के तहत वे निरंतर त्रुटि संकेत के साथ निर्गत का निरंतर मान उत्पन्न करते हैं,
- टाइप 1 सर्वो: स्थिर-अवस्था की स्थितियों के तहत वे शून्य त्रुटि संकेत के साथ निर्गत का एक निरंतर मूल्य उत्पन्न करते हैं, लेकिन संदर्भ के परिवर्तन की एक निरंतर दर से संदर्भ को तय करने में एक निरंतर त्रुटि होती है,
- टाइप 2 सर्वो: स्थिर-अवस्था की स्थितियों के तहत वे शून्य त्रुटि संकेत के साथ निर्गत का एक निरंतर मूल्य उत्पन्न करते हैं। संदर्भ के परिवर्तन की एक निरंतर दर का तात्पर्य संदर्भ को तय करने में एक शून्य त्रुटि है। संदर्भ के त्वरण की एक निरंतर दर का तात्पर्य संदर्भ को तय करने में एक निरंतर त्रुटि है।
सहायक बैंडविड्थ आदेश निविष्ट में तेजी से बदलाव का पालन करने के लिए सहायक की क्षमता को इंगित करता है।
यह भी देखें
- भिन्नात्मक अश्वशक्ति मोटर
- गति नियंत्रण
- सहायक नियंत्रण
- समकालिक, प्रेषित्र और अभिग्राही मोटर का एक रूप जो सर्वोमैकेनिज्म में उपयोग किया जाता है
अग्रिम पठन
- Bennett, S. (1993). A History of Control Engineering 1930–1955. London: Peter Peregrinus Ltd. On behalf of the Institution of Electrical Engineers. ISBN 0-86341-280-7.
- Hsue-Shen Tsien (1954) Engineering Cybernetics, McGraw Hill, link from HathiTrust
संदर्भ
- ↑ Baldor Electric Company – Servo Control Facts. Accessed 25 September 2013
- ↑ Anaheim Automation: Servo Motor Guide. Accessed 25 September 2013
- ↑ BusinessDictionary.com definition Archived 2017-03-27 at the Wayback Machine. Accessed 25 September 2013
- ↑ Bennett, Stuart (1986-01-01). A History of Control Engineering, 1800–1930. IET. pp. 98–100. ISBN 978-0-86341-047-5.
- ↑ Andrew Betts Brown
- ↑ Eugine L. Ragonnet, Controlling Mechanism for Locomotives, U.S. Patent 930,225, Aug. 9, 1909.
- ↑ IEEE Industry Applications Magazine March/April 1996, pg 74
- ↑ G. W. Younkin, Industrial Servo Control Systems – Fundamentals and Applications – Second Edition, Taylor and Francis, 2007.
बाहरी संबंध
