8-5 الرصد والمراقبة
في التحكم في التغذية المرتدة الكلاسيكية، مثل التحكم PI أو PID (التناسبي التكاملي المشتقة)، يتم قياس المتغيرات التي يتم التحكم فيها (السيرة الذاتية) مباشرة، مقارنة مع setpoint، ثم يتم تغذيتها مرة أخرى إلى العملية من خلال قانون التحكم في التغذية المرتدة.
في الشكل 8.10، يتم الإشارة إلى الإشارات، بدون حجة الوقت، بحرف صغير، حيث y هو المتغير المتحكم فيه (السيرة الذاتية) الذي تتم مقارنته بالإشارة (setpoint) الإشارة r. يتم تغذية خطأ التبع** (أي r - y) في وحدة التحكم، إما في الأجهزة أو البرامج، والتي من خلالها إدخال التحكم يتم إنشاء u، المعروف أيضًا باسم المتغير المتلاعب به (MV). يؤثر الإدخال u بشكل مباشر على العملية (P) التي ينتج منها إخراج (y). تتم مقارنة إخراج العينات في وقت لاحق مع r، الذي يغلق الحلقة. في الممارسة العملية، تستمر هذه الحلقة حتى يتم إيقاف تشغيل وحدة التحكم. هناك أدبيات مستفيضة حول التحكم في التغذية المرتدة (دويل وآخرون 1992؛ موريس 2001؛ أوغاتا 2010)، وكان هذا موضوع بحث لسنوات عديدة، بدءا من أعمال بود (1930) ونيكويست (1932).
الشكل 8.10 التحكم في ردود الفعل مع وحدة تحكم (C) وعملية (P). ص إشارة مرجعية، خطأ تتبع إبس، ش إشارة الإدخال، ص إخراج سيجما
في RAS، السيرة الذاتية النموذجية هي درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، وتركيز الأكسجين المذاب (DO)، والتي توجد لها أجهزة استشعار موثوقة. وبالتالي، يمكن بسهولة التحكم في التغذية المرتدة في بارامترات جودة المياه هذه. ومع ذلك، في الممارسة العملية، في معظم الأحيان، يتم إزعاج إشارات المدخلات والمخرجات من عمليات الضوضاء، مثل المدخلات العشوائية غير المعروفة وضجيج القياس. وعلاوة على ذلك، فإن العملية الشاملة (P) قد تتغير بمرور الوقت نتيجة للنمو والنضج والشيخوخة، وما إلى ذلك. كما أن تغذية الأسماك هي مدخلات أخرى في المياه المعدنية المعدنية، ولا يمكن رؤية تأثيرها على نمو الأسماك أو قياسه بشكل مباشر. بالنسبة لهذه المعلمات، يتم تقديم وحدات التحكم المستندة إلى النموذج (مثل feedforard، والنموذج التنبؤي، والتحكم الأمثل) عادة للتنبؤ باستجابة التغيير في إدخال التحكم. ومع ذلك، يتم إضافة علف الأسماك عادة على أساس القيم الموجودة في الجداول أو الوصفات، ولكن هذا التحكم القائم على القواعد قد يحتاج إلى بعض التعديل في الممارسة الحقيقية ليكون بمثابة وحدة تحكم في التغذية المرتدة. السلوكيات السمكية في RAS هي مقياس تقليدي للتحكم في التغذية المرتدة، حيث تتفاعل الأسماك من الناحية الفسيولوجية مع التغيرات البيئية مع الاختلافات في الحركة، والموقع، وتقبل الأعلاف، وما إلى ذلك.
و يحدث الإنتاج المائي عادة في بيئات محمية مثل الدفيئات الزراعية أو مصانع النباتات حيث يلزم التحكم في البيئة الجذرية و الجوية على حد سواء. وقد ثبت أن وحدات التحكم التي تعمل على وضع النماذج التنبؤية للبيئات الجوية المثلى متفوقة في البحوث التجريبية، ولكن التسويق كان بطيئا، في حين أن وحدات التحكم في التغذية المرتدة هي المعيار في معظم البيوت المحمية التي تسيطر عليها المناخ. ومع ذلك، فإن المحرك يختلف مع نوع وحدة التحكم مع صمامات التدفئة وفتحات التهوية عادة ما تسيطر عليها التغذية المرتدة ولكن الإضاءة عادة ما يكون آلية ON-OFF وعدد قليل منها فقط هو عكس الضوء. يمكن أن تستجيب وحدات التحكم التي تعتمد على أجهزة الاستشعار أو إدخال البيانات للنمو السريع في بيئة محمية وتؤدي إلى إنتاج عالي الجودة بأسعار السوق المرتفعة التي تحسن فوائدها من حيث التكلفة. لا تزال العديد من البيوت الزجاجية التجارية تمتلك المستشعر الكلاسيكي ذو الموقع المركزي الذي يعلق على مساحة تتراوح ما بين 1 و 2 متر فوق المحصول ويغطي عدة مئات من الأمتار المربعة لا يزال قيد الاستخدام، ولكن يجري إدخال أجهزة استشعار لاسلكية متعددة تغطي مساحات أصغر على الرغم من أنه لا يمكن استخدام الكثير من البيانات التفصيلية بسبب ضخامة يتم التحكم في المناطق المناخية من قبل نفس المحركات. ويمكن أن تستخدم أوجه التقدم في تكنولوجيا الاستشعار (مثل أجهزة استشعار درجة حرارة المناخ المحلي، ومعالجات الصور، وقياسات تبادل الغاز في الوقت الحقيقي أو مضان الكلوروفيل) المتصلة ببرامجيات النمذجة نظم دعم اتخاذ القرارات وتصبح نظم تحكم آلية.
في أنظمة المفاعلات الحيوية النموذجية، يتم قياس درجة الحرارة ودرجة الحموضة والأكسجين المذاب في الأنظمة الخلوية وتدفقات الغاز في الأنظمة اللاهوائية وتعديلها باستمرار باستخدام وحدات التحكم في درجة الحرارة ودرجة الحموضة والأكسجين المذاب. وبالإضافة إلى ذلك، كثيرا ما يتم تحديد أوقات الاحتفاظ الهيدروليكي (HRT) والحمأة (SRT) عن طريق التحكم في تدفقات المياه (النفايات) وتدفقات نفايات الكتلة الأحيائية، على التوالي.