התפקיד של פעולות ⁇ , אינטגרליות ודרטיביות בפיד

בעולם של מערכות בקרה, בקר ה-Proportional-Integral-Derivative (PID) הוא מרכיב בסיסי המסייע לשמור על התפוקה הרצויה של מערכת, הבנת התפקידים השונים של פעולות פרופורציונליות, אינטגרליות ונגזרות חיונית למהנדסים ולסטודנטים כאחד.

שליטה PID

בקר PID מחשב באופן קבוע ערך שגיאה כמו ההבדל בין נקודת סטאפ הרצוי לבין משתנה בתהליך נמדד.הבקר שואף למזער את השגיאה הזו על ידי התאמת קלטי הבקרה.שלוש הפעולות - אינטגרלי, אינטגראלי ונגזרה - כל אחד מהם משרת מטרה ייחודית בהשגת מטרה זו.

פעולה אקדמית

הפעולה היחסית של בקר PID מייצרת פלט שהוא פרופורציה לערך השגיאה הנוכחי.זה אומר כי השגיאה הגדולה יותר, הגדולה יותר תפוקת הבקרה תהיה.הרווח היחסי, לעתים קרובות מלוטש כ-Kp, קובע את עוצמת התגובה.

(ב) [ה]התורה: [ה], [ה],] ה', [ה],] ה'[ה]', הוא חוזר מיד לשגיאה הנוכחית.
(ב) רווח רב פרופורציה יכול להוביל לאי יציבות, בעוד רווח נמוך עלול לגרום לתגובה גסה.
טעות של המדינה:0 (FLT:1) שליטה אקדמאית לבדה יכולה להוביל לשגיאה של מצב יציב, כלומר המערכת לא יכולה להגיע לנקודת המוצא הרצויה.

היתרונות של פעילות גופנית

לשליטה בהנדסת מידע יש כמה יתרונות שהופכים אותה לבחירה פופולרית במערכות בקרה:

פשוט ליישם ולהבין.
מספק תגובה מהירה לשינויים במערכת.
יעיל עבור מערכות שבהן שגיאות מצב יציב אינן קריטיות.

חסרונות של פעילות גופנית

עם זאת, יש גם חסרונות לשימוש בשליטה פרופורציונלית בלבד:

יכול להוביל לשגיאה של מצב יציב.
רווח גבוה יותר יכול לגרום לתנודות וחוסר יציבות.
לא מתאים לכל סוגי המערכות.

פעולה פנימית

פעולה אינטגרלית מתייחסת לשגיאה של מצב יציב המתרחשת עם שליטה פרופורציונלית.זה משלב את השגיאה לאורך זמן, כלומר הוא מצטבר שגיאות העבר כדי להתאים את תפוקת הבקרה.הרווח האינטגראלי, המופרש כקי, קובע כיצד מגיב בקר באופן אגרסיבי לשגיאות מצטברות.

(ב) [15] ,התאמת של סטיאדי-מדינה: ⁇ FLT 1:1 פעולה אינטגרלית מבטיחה כי טעות של מדינת-יציבות מונעת לאפס.
(ב) [ה]הסברים להיסטוריה: [ה]] [הדברים]] הם רואים את ההיסטוריה של שגיאות, מה שהופך אותו יעיל להתאמות ארוכות טווח.
(ב) ⁇ :0) ,הפעולה האינטגרלית של אוסוציאציה: ⁇ 1 (Oscillation: ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

היתרונות של פעולה פנימית

שליטה אינטגרלית מגיעה עם מערך היתרונות שלה:

לחלוטין מבטלת את השגיאה של מדינת-מדינה יציבה.
שיפור הדיוק בתרחישים של שליטה לטווח ארוך.
יכול לשפר את יציבות המערכת כאשר הוא מכוון נכון.

חסרונות של Integral Action

למרות היתרונות שלה, פעולה אינטגרלית יש כמה חסרונות:

ניתן להציג lag בתגובה לשליטה.
אולי לגרום overshoot and oscillations אם לא מתאים כראוי.
נדרש כוונון זהיר כדי להימנע מחוסר יציבות.

פעולה מאומצת

פעולה מאומצת צופה שגיאות עתידיות בהתבסס על שיעור השינוי של השגיאה.הוא מספק פלט שליטה שהוא פרופורציה לגזרת השגיאה.הרווח הנגזר, המופרש כקד, עוזר לחט את תגובת המערכת ולהקטין את פתרון יתר.

(ב) ⁇ :0) שליטה מוקדמת: פעולה דרביטיבית 1:1 צופה שגיאות עתידיות, עוזר לייצב את המערכת.
(ב) ,0) ,התוצאה של הדגימה: 1FLT: 1 הוא מקטין את העודף וההתרגשות על ידי אטה בפעולה.
(ב) ⁇ :0) חוסר רגישות: 1FLT:1 פעולה דרביטיבית יכולה להגביר את הרעש במערכת, מה שמוביל להתנהגות לא נכונה.

היתרונות של פעולה מאומצת

שליטה דרביטיבית מציעה מספר יתרונות:

מסייע בצמצום הבזבוז וההתרגשות.
משפר את יציבות המערכת במהלך שינויים מהירים.
מספק אלמנט צפוי לפעולה של שליטה.

חסרונות הפעולה הדרביטיבית

עם זאת, לפעולה נגזרת יש גם את המגבלות שלה:

רגיש מאוד לרעש, שיכול להוביל לחוסר יציבות.
נדרש כוונון זהיר כדי להיות יעיל.
לא צריך להיות צורך בכל מערכות הבקרה.

שילוב פעולות PID

הכוח האמיתי של בקר PID הוא בשילוב של כל שלושת הפעולות.על ידי כוונון Kp, קי וקד כראוי, מהנדסים יכולים ליצור מערכת בקרה כי הוא תגובה, יציבה ומדויקת.

(ב) ⁇ :0 (הופנה מהדף ⁇ : ⁇ ): 1:1 ,בקר מוסמך היטב יכול להשיג ביצועים אופטימליים בתנאים שונים.
(ב) ⁇ :0) ,(השילוב מאפשר גמישות ביישומים שונים.
(ב) ניתן להתאים את הבקרים הבאים:0) לטיפוסים שונים של מערכות.

מסקנה

הבנת התפקידים של פעולות פרופורציונליות, אינטגראליות ונגזרות בשליטה PID היא חיונית לכל מי שמעורב במערכות בקרה.על ידי שליטה במושגים, סטודנטים ומהנדסים אלה יכולים לעצב מערכות בקרה יעילות ואמינה יותר העומדות בדרישות של יישומים שונים.