חוג משוב.

שלב 1 מתוך 7

החוג

על המסילה נוסעת עגלה, ועליה מוט זקוף על ציר, כמו מטאטא שמאזנים על כף היד. כל חמש שניות המתקן מעמיד את המוט ונותן לו מכה קלה, ובקר צריך להחזיר אותו לזקיפות. הצגת המשוב עומדת על פועל, ולכן רואים את החוג: המקודד שעל הציר מודד את ההטיה, הבקר מחשב דחיפה, והמנוע מזיז את העגלה. הרשם הרציף שליד הסצנה מצייר את ההטיה לאורך זמן, ואת הדחיפה של המנוע.

הכלל של הבקר פשוט: לדחוף את העגלה אל הצד שאליו המוט נוטה, בכוח שגדל ביחס ישר להטיה. כמה ניוטון על כל מעלה של הטיה, זה הגבר הבקר. הבקר הוא תוכנית קטנה שרצה בלולאה, מאה פעמים בשנייה: קרא את המקודד, חשב, שלח פקודה למנוע.

שלב 2 מתוך 7

הגבר קטן מדי

מוט זקוף לא יציב: ככל שהוא נוטה יותר, הכובד מטה אותו מהר יותר. כדי להחזיר אותו, העגלה צריכה להאיץ אל מתחתיו. ב־1 N/° היא מספיקה, וברשם רואים את ההטיה קופצת במכה ונרגעת. נבאו מה יקרה עם דחיפה חלשה בהרבה.

שלב 3 מתוך 7

זמן ההתייצבות

מהנדסי בקרה בודקים חוג לפי המהירות שבה הוא מתקן הפרעה. זמן ההתייצבות הוא הזמן מהמכה ועד שההטיה נשארת קרובה לזקיפות, כאן בתוך 2°. ברשם הרציף רואים אותו: הקו של ההטיה קופץ במכה, ואז חוזר אל האפס ונרגע.

שנו את הגבר הבקר וחפשו את החוג המהיר ביותר. אחרי כל שינוי חכו למכה הבאה.

שלב 4 מתוך 7

חריגה

כשההגבר גדל, העגלה תופסת את המוט מהר יותר, אבל משהו אחר מתחיל לקרות: המוט חוזר לזקיפות וממשיך אל הצד השני. זו חריגה. ב־1.5 N/° ספרו ברשם הרציף כמה פעמים קו ההטיה חוצה את האפס אחרי המכה, ונבאו.

שלב 5 מתוך 7

השהיה

כל מדידה עוברת סינון, חישוב והתנעה של המנוע, ומגיעה אל הדחיפה באיחור של 50 ms. כשהגבר הבקר עומד על 2.6 N/°, הסתכלו ברשם: התנודות לא דועכות, והדחיפה של המנוע קופצת מגבול לגבול.

אותו חוג, עם אותה פשרה בין תגובה מהירה לחריגה, שומר על חדר בטמפרטורה שנקבעה לו, על מכונית במהירות השיוט ועל רחפן מאוזן ברוח. גם הגוף שלכם מפעיל אותו: אתם עומדים במקום רק משום שהשרירים מתקנים את עצמם, פעמים רבות בכל שנייה, לפי מה שמדווחות האוזן הפנימית וכפות הרגליים.

שלב 6 מתוך 7

נטייה קטנה

בכל בדיקה העגלה מאחרת קצת: המוט כבר נוטה עד שהיא מגיבה. כמה הוא מספיק לנטות תלוי בהגבר.

שלב 7 מתוך 7

צלצול

בין בקר טוב לבקר שרועד יש אזור שבו המוט כבר מתנדנד הרבה, אבל עוד נרגע.