درک کنترل PID در سیستم های خودکار

در خطوط مرتب سازی خودکار مدرن و بسته بندی، حفظ کنترل دقیق بر حرکت، سرعت و موقعیت حیاتی است. Proportional-Integral-Divative (PID) کنترل کننده های بازخورد حلقه بسته ترین مورد استفاده در این محیط ها، متغیرهایی مانند سرعت کمربند، زاویه های مفصل رباتیک، شتاب انتخاب و مرتب سازی دقیق خطا را مدیریت می کنند که هیچ فرآیند ثبات و تنظیم شده را تضمین نمی کند.

کنترل کننده PID یک سیگنال خطا (FLT:0 (t) را محاسبه می کند به عنوان تفاوت بین نقطه (ارزش هدف) و متغیر فرآیند (ارزش اندازه گیری شده) مجموع سه اصطلاح است:

  • [[[ویرایش] [[[۱]] [[۱۰]] [[۱۰]]] [[۱۰]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [۱۰] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳]]] [۳]]]]]]] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [[[[۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [[[[۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳
  • [[[ویرایش] [[[۱]] [[۱۰]] [[۱۰]]] [[۱۰]] [[۳]] [[۱۰]]] [[۱۰]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [[۱۰]] [۱۰]] [۱۰]] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۳]] [۲] [۲]] [۲] [۳] [۳] [۲] [۲]] [۲] [۳] [۳] [۳]]] [۲] [۳]] [۳] [۳]] [۳] [۲] [۳]]]]]] [۱۰]]]] [۱۰] [۳] [۳] [۳] [۱۰] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱۰] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱۰] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [
  • [[[ویرایش] [[[۱]] [[۱۰]] [[۱۰]]] [[۱۰]] [[۳]] [[۱۰]]] [[۳]] [FLT: ۴] [[۱۰]] [[۱۰]] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۱۰]] [۳] [۳] [۳] [۳]] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳]] [۳] [۳] [۳] [و] زمان [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر [بر]]]]]]]

تنظیم موثر PID تعادل این سه شاخص را به طوری که سیستم به زمان قابل قبول افزایش، Overshoot، زمان حل و نگهداری و دقت ثابت حالت دست می یابد.در مرتب سازی و بسته بندی با سرعت بالا، حتی چند میلی ثانیه از حل اضافی می تواند باعث ایجاد بسته های نادرست یا لبه، تنظیم یک اولویت مناسب برای مهندسین کنترل.

روش های Systematic PID Tuning Methods

چندین روش به خوبی تثبیت شده برای تنظیم حلقه های PID وجود دارد.انتخاب روش بستگی به پویایی سیستم، روند مجاز ناراحت و سطح تجربه اپراتور دارد.

روش های به دست آوردن نهایی Ziegler-Nichols Ultimate Award

این روش کلاسیک برای فرآیندهای خود تنظیمی با زمان مرگ متوسط به خوبی کار می کند:

  1. [در این باره] [[[۱]]] و [[۱۰]] [[۱۰]]] [[۱۰]]] [[۳]] [[۱۰]]]] [[۱۰]]] [۱]] [۱۰]] [۱۰] [۳]] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۵] [۳] [۵] [۳] [۵] [۳] [۵] [۵] [۵] [۳] [۵] [۵] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [بر [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۱
  2. (بعید:) افزایش K[۱۰] تا زمانی که فرآیند با یک دامنه ثابت نوسان کند ([۱۰] سود نهایی ([۳] و [[۱۰] [[۳] [[۳] [[۳] [۱۰] [[۳] [[۳] [[۳] [۱] [۱] [۱۰] [۳] [۳] [۱] [۳] [۳] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۵] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۳] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۵] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۳] [۵] [۱] [۳] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱
  3. پس از آن، دوره ی اوج گیری (P را اندازه گیری کنید.
  4. [در این باره] از ارزش های جدولی استفاده کنید: [[[ویرایش]] [[[ویرایش]] [[[ویرایش]] [[[ویرایش]] [[[ویرایش]] [[۱۰]] [۱۰] [۱۰]] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱۰]

پارامترهای حاصل اغلب نسبت پوسیدگی حدود ۴:۱ را تولید می کنند که برای بسیاری از برنامه های بسته بندی مناسب است، این روش فرض می کند که سیستم می تواند به نوسان پایدار مجبور شود، که ممکن است برای برخی از خطوط مرتب سازی دقیق قابل قبول نباشد.

روش کوهن-کلون

برای فرآیندهای با زمان قابل توجه مرده (تقاد حمل)، روش کوهن-کورتون عملکرد بهتری نسبت به Ziegler-Nichols ارائه می دهد.این از داده ها از یک تست گام استفاده می کند: یک تغییر گام به خروجی کنترل کننده اعمال می کند و واکنش متغیر فرآیند را ضبط می کند.از این طریق، زمان بسته بندی ثابت و زمان تنظیم را استخراج می کند و سپس تنظیمات تهاجمی تر ایجاد می کند که باعث کاهش زمان آلودگی سریع می شود.

دانلود بازی Manual Trial-and-Error with Step Testing

اکثر تکنسین ها در محیط های تولیدی به تنظیم دستی مبتنی بر آن متکی هستند (Plow P، No I و D) یک گام کوچک را اعمال می کنند و پاسخ را مشاهده می کنند. بینش عمیق را برای کاهش داده ها نیاز دارد؛ تا پاسخ کمی کمتر شود، سپس K [F3] را اضافه کنید و [F3] سرانجام یک فایل کوچک را حذف کنید.

صعود های معمول و اقدامات متقابل

  • [[۱] [۱۰] [[۱۰]] [[۱۰]]] [[۱]]]] [[۱۰]]] [[۱۰]]]] ] با استفاده از سودهای بیش از حد بالا برای دریافت پاسخ "اسپکتی" (۱:۳) از یک حاشیه حداقل ۲ و یک فاز حاشیه ۴۵-۶۰ استفاده کنید.
  • بادسنجی هنگامی که اصطلاح جدایی ناپذیر یک خطای بزرگ در هنگام اشباع محرک را جمع آوری می کند، سیستم "بازنشست" و سپس به شدت هنگامی که نقطه تعیین شده به دست می آید.
  • [[۱] [۱۰] [۱۰] [۱۰] [۱]] [۱]] اسپایک در اصطلاح مشتق شده توسط تغییرات نقطه ای راه حل: [[۱۰] استفاده از مشتق در متغیر فرایند تنها، نه در خطا.
  • تشخیص سر و صدا سنسور بازخورد نوری (به عنوان مثال، از سنسور های عکس الکتریکی یا رمزگذارها) عمل مشتق شده را ناپایدار می کند : یک فیلتر کم نمک به اصطلاح مشتق شده یا متغیر فرآیند را اعمال می کند.
  • عدم حق بیمه: مرتب سازی و سیستم های بسته بندی اغلب سود متغیر بسته به اندازه محصول، وزن یا رطوبت راه حل: استفاده از برنامه ریزی و یا کنترل انطباق (بخش بعدی ببینید).

بررسی های پیشرفته برای بسته بندی و مرتب سازی برنامه ها

دانلود بازی Adaptive Tuning و به دست آوردن Scheduling

در خطوط چند محصول، تغییر ویژگی های پویا هنگام تغییر بین جعبه های سنگین و جعبه های سبک وزن، سودهای PID ثابت ممکن است برای یک محصول به خوبی کار کند، اما باعث بی ثباتی برای دیگری می شود.به دست آوردن از یک جدول نگاه پارامترهای پیش از نصب شده توسط نوع محصول یا وزن استفاده می کند.کنترلرهای Adaptive به طور مداوم مدل آنلاین را با استفاده از تکنیک های مرجع یا رله خودکار تنظیم می کنند.

کنترل پیش رو Feed Forward Control

هنگامی که اختلالات قابل اندازه گیری هستند (به عنوان مثال، افزایش ناگهانی جریان محصول ورودی)، کنترل جلو تغذیه می تواند به حلقه PID اضافه شود. اصطلاح تغذیه رو به جلو پیش بینی ناراحتی و به طور مستقیم یک خروجی جبران کننده را اعمال می کند، در حالی که حلقه PID خطاهای باقی مانده را اصلاح می کند، این ترکیب به طور چشمگیری رد شدن از طریق خطوط بسته بندی بالا را بهبود می بخشد: یک تغییر در سرعت نوار نقاله می تواند از قبل جبران شود، بنابراین زمان بندی مناسب حفظ کند.

ایمنی و سیستم حفاظت

تنظیم PID تهاجمی می تواند منجر به گشتاور مکانیکی بیش از حد یا بیش از حد شود.همیشه شامل محدودیت های نرم افزاری بر خروجی کنترل کننده و محدودیت های نرخ شیب.در سیستم های بسته بندی با حرکت های متقابل (به عنوان مثال، نعوظ های موردی، پالتر)، پاسخ های سریع بیش از حد می تواند باعث برخوردهای فیزیکی یا خستگی جزئی شود.

ادغام با ماشین مدرن چشم انداز و کنترل کیفیت

تنظیم PID در انزوا اتفاق نمی افتد.در مرتب سازی بینایی، حلقه PID که رویکرد نهایی ربات را به نقطه انتخاب کنترل می کند باید در کنار سرعت فریم دوربین و تاخیر پردازش کار کند.یک ناسازگاری می تواند باعث بیش از حد عیب یابی شود که محصولات را از نوار نقاله جدا می کند. هماهنگ کردن سیستم بینایی با اضافه کردن یک خطای زمانی مرده (Smith) تاخیر زمانی را پیش بینی می کند که پردازش زمان از حلقه دید نمونه فراتر رود.

برای خطوط بسته بندی که از کنترل پر وزن (به عنوان مثال، مواد غذایی یا ظروف شیمیایی)، تنظیم کننده های PID باید تنظیم شوند تا به حداقل رساندن بیش از حد پر جنب و جوش در حالی که با تحمل تنظیم کننده مواجه می شوند، در اینجا متغیر فرآیند اغلب یک سیگنال سلول بار است که زنگ مکانیکی ذاتی دارد. Filter سیگنال دیجیتال و تنظیم حلقه برای رد فرکانس مجدد بدون معرفی بیش از حد تاخیر.

اعتبار و نگهداری

پس از تنظیم، اعتبار عملکرد با تغییرات گام متعدد در نقاط مختلف عملیاتی.استفاده از معیارهایی مانند ISE (integral of Squared error) یا ITAE (integral of Time-weighted مطلق Error) برای مقایسه کیفیت تنظیم پاسخ های پایه و برنامه ریزی مجدد پس از رویدادهای تعمیر و نگهداری عمده (جایگزین موتور، تنظیم تنش، تمیز کردن سنسور) بسیاری از امکانات در حال حاضر از تجزیه و تحلیل لبه برای نظارت مداوم و تحلیل حلقه و تحلیل صفحه و اجرای صفحه نمایش داده ها استفاده می کنند.

مطالعه موردی: High-Speed Bottling مرتب سازی

یک کارخانه بسته بندی نوشیدنی از یک رویکرد Ziegler-Nichols برای تنظیم حلقه های PID کنترل کننده که بطری های مسیر را به چهار خط بسته بندی اولیه تنظیم دستی باعث ایجاد نوک بطری بیش از حد در 120 بطری در هر دقیقه پس از پیاده سازی تجزیه و تحلیل گام و کاهش سود مشتق شده توسط 40٪ در حالی که اضافه کردن یک فیلتر کم 2 - پایین، نوک شیشه ای کاهش یافته در برابر 3٪ وزن تابستان (همچنین به مقدار مواد پلاستیکی اضافه شده است).

منابع خارجی برای خواندن عمیق تر

نتیجه گیری

تنظیم PID قابل اعتماد همچنان یک سنگ بنای سیستم های مرتب سازی خودکار و بسته بندی با درک پویایی فرآیند، انتخاب یک روش تنظیم مناسب و توجه به غیرایده آل مانند سر و صدا، باد و غیر خطی بودن، مهندسان می توانند به کنترل محکم دست یابند که از طریق مسدود کردن و به حداقل رساندن زباله با تنظیمات محافظه کار شروع می شود، یک روش سیستماتیک، و اصلاح تولید واقعی، با استفاده از داده های دقیق، تنظیم دقیق تر، تنظیم مجدد و تنظیم دقیق تر، اجرای دقیق تر، پردازش داده های دقیق تر، پردازش داده های دقیق تر، اجرای دقیق تر، پردازش داده های دقیق تر، پردازش داده های دقیق تر، اجرای دقیق تر، پردازش داده های دقیق تر، پردازش دقیق تر، و تنظیم مجدد.