درک مناطق مرده در سیستم های کنترل بازخورد

مناطق مرده مناطق غیر خطی در سیستم های کنترل هستند که در آن تغییرات ورودی هیچ تغییر خروجی متناظری ایجاد نمی کند، این "گروه های فعال" در محرک های مکانیکی رایج هستند - به عنوان مثال، یک موتور که چرخش نمی کند تا ولتاژ بیش از آستانه خاصی تجاوز کند، آنها همچنین در دریچه های هیدرولیک، مراحل پازوالکتریک و خروجی سنسور ظاهر می شوند.مناطق مرده عملکرد سیستم را با ایجاد خطاهای ثابت، و یا محدود کردن سیستم های ضروری مانند سیستم های دقیق، کاهش می دهد.

ویژگی منطقه مرده به طور معمول به عنوان:

(به معنی: 0) = G(u) = 0 برای |u | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

در جایی که عرض منطقه مرده است و شیب در منطقه خطی است، جبران دقیق نیاز به دانش از این پارامترها بدون آن، کنترل کننده هیچ پاسخ برای ورودی های کوچک، که منجر به ارتقاء باد سنج، بیش از عیب، و یا نوسان.

علل و اثرات منطقه های مرده

بازگشت مکانیکی و محرک

Gear Trains، پیچ های سرب و جفت ها اغلب مناطق مرده را به دلیل واکنش نشان می دهند - ترخیص بین قطعات تشک به طور مشابه، اصطکاک استاتیک (استقلم) مانع حرکت می شود تا زمانی که یک نیروی جدایی به آن برسد، این اثرات در سیستم های حرکت کم سرعت برجسته هستند و می توانند خطای FLT را معرفی کنند:0 خطاهای موقعیتی که در طول زمان تجمع می یابد.

دانلود موسیقی متن فیلم Thresh

مناطق تقویت کننده مرده، تحریف صفر در رانندگان PWM و ADC / DAC quantization تولید غیر خطیریات مشابه.در حلقه های کنترل دیجیتال، یک منطقه مرده ممکن است عمدا برای جلوگیری از چت های غیر ضروری اضافه شود، اما باید برای ردیابی دقیق جبران شود.

عواقب رفتار سیستم

  • خطای حالت ثابت: سیستم هرگز به نقطه دقیق نمی رسد.
  • محدود کردن دوچرخه سواری: خروجی در اطراف ارزش مورد نظر نوسان می کند.
  • کاهش پهنای باند: پاسخ آهسته به تغییرات کوچک است.
  • عدم پذیرش اختلال ضعیف: دشوار است که مقررات را تحت بار نگه دارید.

روش های جبران خسارت منطقه مرده

جبران خسارت های منطقه ای

و از جمله این است که در این میان، از جمله در این زمینه، به عنوان یک ماده ی کلیدی و غیر خطی از آن استفاده کنید.

[[ویرایش] [[[ویرایش] [[ویرایش] [[ویرایش]] [[[ویرایش]]] [[[ویرایش]]] [[[ویرایش]] / m + D [[ویرایش] [و [FLT] [F [F] [F ] [F ] [F ] [F ] [F ] [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ ] ] ] ] ] [ [ [ [ [ [ ] ] ] ] [ [ [ [ [ [ ] ] ] [ [ [ [ ] ] ] [ [ [ [ [ ] ] ] ] ] ] ] ] ] [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ ] ] ] [ [ [ [ [ ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ [ ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ]

این امر به صفر می افزاید: «پیش از تغییر» (پیش از تغییر) سیگنال کنترل برای لغو منطقه مرده است. جبران معکوس زمانی خوب عمل می کند که پارامترهای منطقه مرده ثابت و شناخته شده باشند، با این حال، می تواند سبب ایجاد (FLT:0chatling در نزدیکی صفر] شود اگر انحراف صاف نباشد یا اگر نویز موجود باشد.

تکنیک های کنترل تطبیقی

هنگامی که پارامترهای منطقه مرده در طول زمان حرکت می کنند - به دلیل سایش، تغییرات دما یا پیری جزء - روش های انطباقی ترجیح داده می شوند. مدل مرجع Adaptive Control (MRAC) و تنظیم کننده های ضریب اتصال خود می تواند تخمین بزند و m با استفاده از قانون بازگشت مجدد مربع یا گرادیان مجدد، به حداقل یک خطای پیکربندی سازگار است.

جبران خسارت های پیش رو

استراتژی های پیش رو تغذیه از یک مدل از منطقه مرده استفاده می کنند برای تولید یک سیگنال تخفیف علاوه بر حلقه بازخورد، به عنوان مثال، یک مدل گیاهی پیش بینی ورودی لازم برای دستیابی به یک مدل خروجی مطلوب، و منطقه مرده در مسیر پیش رو تغذیه معکوس شده است.این پاسخ بدون تاثیر بر ثبات حلقه بسته، اغلب با بازخوردهای غیر مستقیم ترکیب می شود.

روش های هیبریدی

پیاده سازی های دنیای واقعی اغلب جبران معکوس را با کنترل حالت کشویی یا منطق فازی ترکیب می کنند کنترل کننده های حالت کشویی قوی برای عدم اطمینان پارامتر هستند، در حالی که جبران کننده های فازی می توانند به عنوان مناطق هیبریدی نامتقارن یا غیر سمی اداره کنند.

اجرای غرامت منطقه مرده: راهنمای گام به گام

سیستم شناسایی

قبل از جبران، شما باید منطقه مرده را مشخص کنید و ورودی پله یا خروجی را ثبت کنید. شناسایی مقادیر آستانه و ابزار شناسایی سیستم خطی استفاده کنید. l East-square] منحنی مربعی را به کار گیرید یا جعبه ابزار اختصاصی مانند FLT:2. جایگزین استفاده از یک جستجو (Fbintary: 04)

۲- یک الگوریتم جبران خسارت را انتخاب کنید

بر اساس پارامترهای شناسایی شده و محدودیت های سیستم، یکی از روش های بالا را انتخاب کنید.برای مناطق ثابت مرده با الزامات دقت بالا، جبران معکوس کافی است.

۳- طراحی بلوک Compensator

در یک کنترل کننده دیجیتال (به عنوان مثال، میکروکنترلر یا PLC)، یک بلوک جبران خسارت پس از خروجی کنترل کننده و قبل از ورودی کارخانه اضافه کنید، اطمینان حاصل کنید که جبران خسارت (FLT:0)mooth برای جلوگیری از تحریک دینامیک با فرکانس بالا استفاده از یک مکانیسم ضد انفجار] [FLT3] اگر جبران کننده نشسته است.

۴- Tune و Validate

سیستم جبران شده را با طیف وسیعی از ورودی ها و اختلالات مرجع تست کنید.

  • کاهش خطای ثابت دولتی (به طور مستقیم صفر)
  • هیچ چرخه یا نوسانات محدود نمی شود.
  • رد شدن خوب از اختلال

در صورت لزوم از پارامترهای استفاده کنید.(FLT:0)simulation (به عنوان مثال سیمولینک) برای تأیید قبل از استقرار سخت افزار.

برآورد پارامترهای منطقه مرده به دقت

جبران قابل اعتماد به برآورد دقیق پارامتر بستگی دارد. تکنیک های مشترک شامل:

  • باز-loop ID: یک توالی ورودی شناخته شده (PRBS، مولتی اسین) و اندازه گیری خروجی استفاده از nonlinear حداقل مربع برای متناسب با مدل منطقه مرده است.
  • شناسایی حلقه از دست رفته: در حالی که سیستم در حال اجرا است، تزریق سیگنال های کوچک و استفاده از برآورد بازگشتی (به عنوان مثال، حداقل مربع با فراموش کردن عامل مفید است.
  • مدل سازی فیزیکی: [FLT 1] برای محرک هایی مانند موتور، D را از گشتاور اصطکاک Coulomb و رزولوشن اندازه گیری استخراج کنید.

روش های پیشرفته از شبکه های پیشرفته (FLT:0 برای تقریبن منطقه مرده بدون مدل پارامتریک استفاده می کنند، این برای مناطق پیچیده یا نامتقارن مفید است.

چالش های عملی و راه حل ها

حساسیت سر و صدا

جبران خسارت معکوس در نزدیکی لبه های منطقه مرده است زیرا شیب جبران کننده در صفر بی نهایت است: استفاده از یک تقریبی [به عنوان مثال، تولهپربولیک یا sigmoid] نزدیک آستانه، یا یک فیلتر کم نمک برای کنترل سیگنال اعمال می شود.

مناطق مرده نامتقارن

بسیاری از محرک ها دارای آستانه های مختلف برای جهت های مثبت و منفی هستند (به عنوان مثال، دریچه های هیدرولیک) باید جهت با پارامترهای جداگانه D+ و D-، روش های انطباق می توانند به طور طبیعی از عدم تقارن استفاده کنند.

محدودیت های محاسباتی

در میکروکنترلرهای منابع محدود، الگوریتم های پیچیده سازگار ممکن است بسیار آهسته باشد.استفاده از جداول نگاه کردن برای عملکرد معکوس، یا اجرای یک جبران ساده مبتنی بر آستانه با هیسترس برای جلوگیری از چت.

درخواست های Dead Zone Redirect

سیستم های روباتیک و سروو

ربات های صنعتی نیاز به موقعیت دقیق مفصل علی رغم واکنش دنده و مرموزی دارند. جبران خسارت منطقه مرده (FLT:0) دقتpath را بهبود می بخشد و زمان اقامت در موقعیت های هدف را کاهش می دهد. بسیاری از درایو های سروو مدرن شامل الگوریتم های جبرانی داخلی هستند.

کنترل خودرو و کنترل ترمز

بدن های ترووار الکترونیکی دارای یک منطقه مرده به دلیل بازگشت بهار و جبران اصطکاک هستند. شتاب موهوم و کنترل مداوم و منظم و منظم از جبران منطقه مرده برای ارائه حس پدال خطی استفاده می کنند.

تجهیزات پزشکی

دریچه های جریانی در تهویه کنندگان و پمپ های تزریق باید به دستورات کوچک پاسخ دهند. جبران منطقه مرده (FLT:0) کنترل جریان را فعال می کند برای ایمنی بیمار حیاتی است.

قانون گذاران هوافضا

محرک های OneDrive و rud در هواپیما با مناطق مرده از دریچه های هیدرولیکی spool مواجه می شوند. کار خلبان و بهبود عملکرد خلبان خودکار.

موضوعات پیشرفته: منطقه جبران خسارت در سیستم های پیچیده

چندین منطقه مرده در سری

هنگامی که دو یا چند منطقه مرده در آبشار ظاهر می شوند (به عنوان مثال سنسور + محرک)، منطقه مرده موثر به سادگی افزودنی نیست، اغلب یک مدل گسترده تر نیاز دارد - اغلب یک مدل Hammerstein یا مدل Wiener [FLT 1] - جایی که بلوک غیر خطی توسط پویایی خطی دنبال می شود.

جبران خسارت در منطقه مرده با تاخیر زمان

اگر این گیاه دارای تاخیر قابل توجهی باشد، باید برای جلوگیری از بی ثباتی طراحی شود.[۱۰] پیش بینی اسمیت ساختارهای غیر خطی و عقب می توانند گسترش یابند تا منطقه مرده را جایگزین کنند.

پاداش های مبتنی بر یادگیری

کنترل یادگیری فراگیر (ILC) و یادگیری تقویت کننده می تواند منطقه مرده را معکوس را به صورت آنلاین بدون برآورد پارامتر صریح، ILC به ویژه برای کارهای تکراری حرکت مانند عملیات انتخاب و محل کار موثر است.

نتیجه گیری

جبران منطقه مرده یک ابزار حیاتی برای مهندسان طراحی سیستم های کنترل بازخورد با عملکرد بالا است.با درک غیر خطی بودن، انتخاب روش مناسب - چه معکوس، انطباق، تغذیه جلو و یا هیبریدی - و پیاده سازی آن با برآورد دقیق پارامتر، می تواند به طور چشمگیری بهبود دقت، ثبات و پاسخگویی به عنوان سیستم های مستقل تر و دقیق تر، منطقه کارشناسی ارشد جبران خسارت سنگ بنای سیستم کنترل سنگ بنایی باقی خواهد ماند.

برای مطالعه بیشتر، ] [FLT:ScienceDirect] خلاصه ای از مناطق مرده و راهنمای عملی مهندسی در جبران سیستم سروو را مشورت کنید [ تمرین کنندگان پیشرفته ممکن است به کتاب درسی Nonlinear Systems توسط خلیل برای درمان نظری دقیق ارجاع دهند.