کنترل Proportional، Integral و Derivative (PID) یک مفهوم اساسی در مهندسی سیستم های کنترل است.این به طور گسترده در برنامه های مختلف، از جمله رباتیک، کنترل دما و اتوماسیون صنعتی استفاده می شود. درک اینکه چگونه هر جزء از کارهای کنترل PID برای طراحی سیستم های کنترل موثر بسیار مهم است.

کنترل PID چیست؟

کنترل PID یک مکانیسم حلقه کنترل بازخورد است که به طور مداوم یک مقدار خطا را به عنوان تفاوت بین یک نقطه تنظیم شده مطلوب و یک متغیر فرآیند اندازه گیری محاسبه می کند.کنترل کننده تلاش می کند تا خطا را با تنظیم ورودی های کنترل فرآیند به حداقل برساند.

  • کنترل حمل و نقل (P)
  • کنترل یکپارچه (I)
  • کنترل فعال (D)

کنترل مقدماتی

کنترل اختیاری ساده ترین شکل کنترل است. خروجی را تولید می کند که متناسب با ارزش خطای فعلی است.ایده اصلی این است که یک اصلاح را بر اساس اینکه متغیر فرآیند از نقطه تعیین شده چقدر است، اعمال کند.

اصطلاح متناسب را می توان به صورت ریاضی بیان کرد:

[[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱۰] [۱] [۱]

کجا:

  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱]] = سود سهام (Fportional)
  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱]] [۱]] = [۱]

افزایش سود متناسب (Kp) واکنش پذیری سیستم کنترل را افزایش می دهد، با این حال، سود بیش از حد بالا می تواند منجر به بی ثباتی و نوسانات بیش از حد شود.

کنترل یکپارچه

کنترل یکپارچه به خطای انباشته شده در طول زمان می پردازد، ارزش خطا را ادغام می کند، و اصلاحی را بر اساس خطای کلی ارائه می دهد.این به حذف خطای ثابت دولتی که تنها می تواند با کنترل متناسب رخ دهد کمک می کند.

اصطلاح جدایی ناپذیر را می توان به صورت ریاضی بیان کرد:

[در این باره] [مشرکان]: [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱

کجا:

  • [[ویرایش] [۱]
  • [در این باره] خطایی به نام [در زمان] خطایی [در برابر خطا] رخ می دهد.

با ادغام خطا، کنترل جدایی ناپذیر می تواند خطای ثابت دولتی را به صفر برساند، با این حال، سود بیش از حد جدایی ناپذیر (Ki) می تواند منجر به غلبه بر نقص و بی ثباتی شود.

کنترل فعال

کنترل فعال پیش بینی خطای آینده بر اساس نرخ تغییر آن است.این یک اثر مرطوب کننده، بهبود ثبات سیستم و کاهش عیب یابی را فراهم می کند. اصطلاح مشتق برای پیش بینی رفتار سیستم و واکنش دادن به آن مفید است.

اصطلاح مشتق شده را می توان به صورت ریاضی بیان کرد:

(در این میان، از جمله (D) استفاده کنید: (D)

کجا:

  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱] [۱] [۱]] [۱]] [۱] [۱]] [۱] [۱]] [۱]] [۱] [۱] [۱۰] [۱]] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۲] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]
  • [[ویرایش] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰]] [۱]] = [در برابر زمان] خطا را به موقع [برانگیخته]

با اضافه کردن یک اصطلاح مشتق شده، کنترل کننده می تواند به طور موثر به تغییرات در خطا پاسخ دهد، که منجر به رفتار سیستم نرم تر می شود، با این حال، سود بیش از حد مشتق شده (Kd) می تواند سر و صدا را تقویت کند و منجر به بی ثباتی شود.

ترکیب کنترل PID

در عمل، کنترل PID شامل هر سه جزء برای دستیابی به عملکرد بهینه است. فرمول کلی برای خروجی کنترل کننده PID است:

خروجی = خطای × × × {\displaystyle \"t + Kd × (d(Error) / dt}

نظارت بر کنترل کننده PID شامل تنظیم سود (Kp، Ki، Kd) برای دستیابی به پاسخ مطلوب برای یک برنامه خاص است.این فرایند برای اطمینان از ثبات سیستم و عملکرد حیاتی است.

برنامه های کنترل PID

کنترل کننده های PID به طور گسترده در زمینه های مختلف استفاده می شوند، از جمله:

  • سیستم های کنترل دما
  • کنترل سرعت در موتور
  • رباتیک و اتوماسیون
  • کنترل فرآیند در ساخت
  • سیستم های کنترل پرواز در هوانوردی

هر یک از این برنامه ها از توانایی کنترل PID برای حفظ نقاط تنظیم شده مطلوب در حالی که به حداقل رساندن خطا و اطمینان از ثبات بهره مند می شوند.

روش های نظارت بر کنترل کننده های PID

چندین روش برای تنظیم کنترل کننده های PID وجود دارد، از جمله:

  • روش Ziegler-Nichols Method
  • روش خطا و خطا
  • نظارت بر نرم افزار
  • طراحی مبتنی بر مدل

هر روش دارای مزایای آن است و می تواند بر اساس الزامات خاص سیستم کنترل انتخاب شود.

نتیجه گیری

درک کنترل لجستیک، یکپارچه و مشتقات برای هر کسی که در مهندسی سیستم های کنترل شرکت دارد، ضروری است.با تسلط بر این مفاهیم، مهندسان می توانند سیستم های کنترل موثر را طراحی کنند که عملکرد و ثبات را در طیف وسیعی از برنامه ها بهینه سازی می کنند.