Phương pháp « Ziegler-Nicols » (Kĩ thuật điều khiển) được công nhận rộng rãi là để xác định những thiết lập tối ưu cho bộ điều khiển. Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong việc điều chỉnh mục đích PID (PID, Intigral, Derival) và đã là nền tảng của ngành kỹ thuật điều khiển từ những năm 1940.

Lịch sử phương pháp của loài Ziegler-Nichols

Phương pháp này được phát triển bởi John G. Ziegler và Nathaniel B. Nichols, cả hai đều là kỹ sư làm việc tại lĩnh vực kiểm soát công nghiệp.

Ban đầu, trong một bài báo năm 1942, phương pháp Ziegler-Nichols được phổ biến vì tính đơn giản và hiệu quả của nó, cung cấp cách để các kỹ sư nhanh chóng tìm ra các thông số thích hợp mà không cần phải xét xử và sai sót.

Hiểu cách điều khiển & biểu tượng

Trước khi lặn vào phương pháp của Ziegler-Nichols, cần phải hiểu các bộ điều khiển PID là gì.

  • Phụ đề (P):) Thành phần này tạo ra một kết xuất tương ứng với giá trị lỗi hiện thời.
  • Integral (I): ) thành phần này liên quan đến sự tích lũy của lỗi trong quá khứ, kết hợp chúng theo thời gian.
  • Định dạng (D): [FLT: 1) Thành phần này dự đoán lỗi tương lai dựa trên tỷ lệ thay đổi lỗi.

Phương pháp điều khiển Ziegler-Nichols

Phương pháp Ziegler-Nichols bao gồm hai phương pháp điều chỉnh chính: phương pháp mở và phương pháp đóng kín.

Phương pháp điều chỉnh mở

Phương pháp mở bao gồm những bước sau:

  • Chỉ đặt bộ điều khiển vào chế độ tỉ lệ (I và D đặt thành số không).
  • Tăng lợi tức theo tỉ lệ cho đến khi kết quả của hệ thống dao động nhất định.
  • Ghi lại giá trị đạt được mà sự dao động bắt đầu, được gọi là lợi thế tối hậu (Ku).
  • Hãy đo giai đoạn dao động, được gọi là giai đoạn cuối cùng (Pu).
  • Dùng Ku và Pu để đặt các tham số mật khẩu kiểu PIN theo công thức đã xác định trước.

Phương pháp điều chỉnh khép kín

Phương pháp đóng kín thường dễ dàng hơn và bao gồm các bước sau:

  • Đặt bộ điều khiển vào thiết lập ban đầu.
  • Dần dần tăng lợi nhuận theo tỉ lệ cho đến khi hệ thống biểu hiện dao động liên tục.
  • Quyết định sự tăng trưởng (Ku) và giai đoạn cuối (Pu) như trong phương pháp mở.
  • Áp dụng các công thức điều chỉnh Ziegler-Nichols để tính các tham số của GID.

Ziegler-Nichols điều hành công thức

Một khi đã đạt được và đạt đến giai đoạn cuối, phương pháp Ziegler-Nichols cung cấp các công thức cụ thể để tính các tham số của cơ số IP:

  • Cho P Controller: Kp = Ku
  • Cho PI Controller: Kp = 0.9 * Ku, Ti = Pu / 3
  • Đối với PID Controller: Kp = 0.6 * Ku, Ti = Pu / 2, Td = Pu / 8

Lợi thế của phương pháp Tử Lý Nghi

Phương pháp Ziegler-Nichols đưa ra một số ưu điểm mà làm cho nó trở thành một sự lựa chọn phổ biến trong các kỹ sư:

  • [FLT: 1] Phương pháp này dễ hiểu và thực hiện, yêu cầu tính toán tối thiểu.
  • Đã viết: Nó cho phép hiệu chỉnh nhanh các bộ điều khiển, tiết kiệm thời gian trong các ứng dụng công nghiệp.
  • Phương pháp này thường mang lại kết quả chỉnh sửa thích hợp cho nhiều quá trình khác nhau.

Giới hạn phương pháp của Ziegler-Nichols

Dù có những lợi thế, phương pháp của Ziegler-Nichols vẫn có một số giới hạn:

  • Nguy cơ giảm dần:) Phương pháp này có thể dẫn đến sự điều chỉnh tích cực, gây ra dao động trong hệ thống.
  • Hệ thống Non-lines:) Nó có thể không thực hiện tốt với hệ thống phi tuyến hoặc những người có sự chậm trễ thời gian đáng kể.
  • Kinh nghiệm trả lời: người dùng cần hiểu rõ về động lực hệ thống để áp dụng phương pháp này một cách hiệu quả.

Các ứng dụng của phương pháp Ziegler-Nichols

Phương pháp của Ziegler-Nichols được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

  • Việc sản xuất: đã dùng để kiểm soát các tiến trình như nhiệt độ, áp suất và lưu lượng trong các dòng sản xuất.
  • Roboics:) giúp điều khiển máy tính cho cánh tay robot và hệ thống tự động.
  • Không gian: ) Ứng dụng hệ thống điều khiển bay để đảm bảo sự ổn định và hiệu suất.

Kết luận

Phương pháp Ziegler-Nichols vẫn là một kỹ thuật điều chỉnh cổ điển đã đứng vững trước thử thách của thời gian nó đơn giản và hiệu quả nó sẽ trở thành công cụ giá trị cho các kỹ sư trong nhiều ngành công nghiệp trong khi nó có giới hạn, hiểu biết các nguyên tắc và ứng dụng của nó có thể nâng cao hiệu suất của hệ thống điều khiển