The زيغلر - نيكولز المنهجية: تقنية التطوّر الكلاسيكية
إن طريقة زيغلر - نيكولز هي تقنية معترف بها على نطاق واسع تستخدم في نظم الرقابة لتحديد أفضل الظروف لمراقب، وهذه الطريقة مفيدة بصفة خاصة في تدوين أجهزة التحكم التابعة للشركة (التناسبية، واللامركزية، والتدريفية) وهي تشكل حجر الزاوية في مجال الهندسة الرقابية منذ إدخالها في الأربعينات.
تاريخ طريقة زيغلر - نيكولز
وقد طور هذا الأسلوب جون ج. زيغلر وناثانيل ب. نيكولز، وهما مهندسان يعملان وقت نظم الرقابة الصناعية، ويهدف عملهما إلى إيجاد نهج منتظم لضبط المتحكمين في المجارير من شأنه أن يحسن أداء مختلف العمليات الصناعية.
وفي البداية، قدمت في ورقة في عام 1942، حظيت طريقة زيغلر - نيكولز بالشعبية بسبب بساطة وفعالية هذه الطريقة، ووفرت وسيلة للمهندسين لإيجاد بارامترات ملائمة لضبط أجهزة PID دون محاكمة وخطأ مكثفين.
فهم المراقب المالي للدول الجزرية الصغيرة النامية
قبل أن نقفز إلى طريقة (زيغلر) و(نيكولز) من الضروري فهم ما هو متحكمي الـ (بي دي)
- Proportional (P): ] This component produces an output that is proportional to the current error value.
- Integral (I): ] This component is concerned with the accumulation of past errors, integrating them over time.
- Derivative (D): ] This component predicts future errors based on the rate of change of the mistake.
Ziegler-Nichols Tuning Method
وتتألف طريقة زيغلر - نيكولز من طريقتين أساسيتين للتعليم هما: طريقة الفتح وطريقة الغلق المغلقة، وكل طريقة لها خطواتها وتطبيقاتها.
طريقة تطويق مفتوح
وتشمل طريقة فتح الأبواب الخطوات التالية:
- (ج) أن يضع المتحكم في أسلوبه النسبي فقط (أولاً ودال) في الصف الأول.
- زيادة الأرباح النسبية إلى أن يُنخفض ناتج النظام بشكل متسق.
- سجل قيمة الأرباح التي يبدأ فيها الفرز، والمعروفة باسم المكسب النهائي (كو).
- قياس فترة التقشف، المعروفة باسم الفترة النهائية (بو).
- (كيو) و(بو) لوضع بارامترات PID وفقاً لصيغ محددة سلفاً.
طريقة تونينغ المغلقة
وكثيرا ما يكون أسلوب الغلق أكثر وضوحا، وهو ينطوي على الخطوات التالية:
- ضعوا المتحكم على اجهزته الأولية
- زيادة الأرباح النسبية تدريجيا إلى أن يظهر النظام تنازلات مستمرة.
- (ب) تحديد المكسب النهائي (كيو) والفترة النهائية (بش) كما هو الحال في طريقة الفتح.
- تطبيق صيغ تبطين زيغلر - نيكولز لحساب بارامترات PID.
Ziegler-Nichols Tuning Formulas
وبعد تحديد المكسب النهائي والفترة النهائية، تقدم طريقة زيغلر - نيكولز صيغا محددة لحساب بارامترات PID:
- For P observers:] Kp = Ku
- For PIالمراقب المالي:] Kp = 0.9 * Ku, Ti = Pu / 3
- For PIDالمراقب المالي:] Kp = 0.6 * Ku, Ti = Pu / 2, Td = Pu / 8
Advantages of the Ziegler-Nichols Method
وتتيح طريقة زيغلر - نيكولز عدة مزايا تجعلها خيارا شعبيا بين المهندسين:
- بسيط: ] The method is easy to understand and implement, requiring minimal calculations.
- Speed:] It allows for rapid tuning of controllers,ving time in industrial applications.
- Effective Results:] The method often yields satisfactory tuning results for a wide range of processes.
حدود طريقة زيغلر - نيكولز
وعلى الرغم من مزاياها، فإن طريقة زيغلر - نيوكولز تنطوي على بعض القيود:
- Oscillation Risk:] The method may lead to aggressive tuning, causing oscillations in the system.
- Non-linear Systems:] It may not perform well with non-linear systems or those with significant time delays.
- Requires Experience:] Users need a good understanding of the system dynamics to apply the method effectively.
طلبات طريقة زيغلر - نيكولز
وتنطبق طريقة زيغلر - نيكولز في مختلف الميادين، بما في ذلك:
- Manufacturing:] used to control processes such as temperature, pressure, and flow in production lines.
- Robotics:] helps in tuning controllers for Robic arms and automated systems.
- Aerospace:] Applied in flight control systems to ensure stability and performance.
خاتمة
ولا تزال طريقة زيغلر - نيكولز أسلوباً كلاسيكياً في التوابل، وهو ما يشكل اختباراً للوقت، إذ أن بساطة وفعالية هذه الطريقة تجعل من أداة قيمة للمهندسين في مختلف الصناعات، وفي حين أن لديها قيوداً، فإن فهم مبادئها وتطبيقاتها يمكن أن يعزز إلى حد كبير أداء نظم الرقابة.