How PID Controllers Work: A Comprehensive Guide (باللغة الإنجليزية)

تعلم كيفوحدات التحكم في تعريف المعلماتالعمل، بما في ذلك مكوناته ومبادئ العمل وتطبيقاته. اكتشاف نصائح لضبط وتحسين أجهزة التحكم في تعريف المنتج من أجل الأتمتة الصناعية.

  1. مقدمة إلى أجهزة التحكم في تعريف المنتج

وتستخدم وحدات التحكم النسبية المتكاملة المشتقة (PID) على نطاق واسع آليات التغذية الراجعة لدائرة التحكم المستخدمة في أنظمة التحكم الصناعية. وتتمثل وظيفتها الأساسية في الحفاظ على النقطة المحددة المرغوبة من خلال تقليل الخطأ بين النقطة المحددة ومتغيرات العملية -حيث يتم استخدام أجهزة التحكم في تعريف المنتج هذه في تطبيقات مثل درجة الحرارة والضغط والتحكم في التدفق حيث يكون التنظيم الدقيق والمستقر مكونًا هامًا.

  2. مكونات وحدة التحكم في كشف الهوية الشخصية

عنصر نسبي (P)

المكون النسبي، ويشار إليه أيضًا باسم K_p أو المكسب النسبي، يقوم بتعديل التحكم في الإخراج نسبيًا استجابة للأخطاء بين النقطة المحددة ومتغيرات العملية. ارتفاع K_p يمكن أن يؤدي إلى تصحيح أكبر لبعض الأخطاء ولكن تعيين كمية عالية جدا يمكن أن يسبب عدم استقرار النظام.

  3. مخرجات المراقب المالي المتكاملة (1) للعنصر| Controller Output

يعالج المكون المتكامل (I) الأخطاء السابقة عن طريق إضافة ودمج الأخطاء مع مرور الوقت في مخرجات التحكم، مما يؤدي إلى تصحيح أخطاء الحالة الثابتة المتبقية بشكل فعال والتي لا يمكن إزالتها من خلال التحكم النسبي وحده. المكسب المتكامل، K_i، يحدد سرعة معالجة الأخطاء الماضية ولكن الإفراط في K_i قد يسبب تذبذب مخرجات النظام.

يستجيب المكون المشتق لمعدل تغيير معدل الخطأ، والتنبؤ بالأخطاء المستقبلية على أساس معدل التغيير الحالي والاستجابة المخمدة وبالتالي الحد من تجاوز وتحسين استقرار استجابة النظام. K_d، أو كسب مشتق يحدد حساسيتها في حين أن الكثير من K_d يمكن أن يضخم الضوضاء في النظام.

  4. حلقة ملاحظات مبدأ العمل

تعمل أجهزة التحكم في معرفات المعلمات ضمن حلقة تغذية راجعة حيث يتم قياس متغيرات العملية بشكل مستمر مقابل النقطة المحددة الخاصة بها، ثم يتم تقييمها مقابل أي تغيرات للتأكد من قيمة الخطأ التي سيتم معالجتها بعد ذلك بواسطة معرفات المعلمات#خوارزمية 39;s لإنتاج مخرجات التحكم.

خوارزمية التحكم

تستخدم خوارزمية التحكم حدود نسبية ومتكاملة ومشتقة لضبط العمليات. وتتبع صيغة ناتج التحكم في تعريف المنتج (u(t)).

$$u(t) = K_p e(t)+ K_i int(e(t)dt + K_d frac(de(t) dt.dt.

$$حيث E(T) = خطأ في الوقت T, K_p يستخدم كاستجابة فورية, K_i يصحح الأخطاء الماضية المتراكمة مع مرور الوقت, في حين أن K_d يتوقع الأخطاء المستقبلية من خلال تقديم توقعات فورية.

  5. ضبط جهاز التحكم في الهوية الشخصية

ضبط وحدة تحكم تعريف المنتج ضروري للأداء الأمثل، ويتضمن تعديل مكاسب K_p و K_i و K_d لتحقيق الاستجابة المطلوبة. وتشمل أساليب الضبط الشائعة ما يلي:

* طريقة زيغلر -نيكولز: يتطلب هذا النهج الإرشادي تحديد جميع المكاسب المتكاملة والمشتقة إلى الصفر مع زيادة المكاسب النسبية تدريجيًا حتى يبدأ التذبذب من أجل حساب مكاسب معرفة النتائج الإيجابية. بمجرد أن يبدأ التذبذب، يتم استخدام الكسب النهائي والفترة كمراجع عند حساب مكاسب تعريف الهوية الشخصي.

* التجربة والخطأ: تعديل المكاسب خطوة بخطوة مع رصد استجابة النظام إلى أن يتم إيجاد توازن مقبول في الاستقرار والاستجابة.

  6. التطبيقات والأمثلة

وقد أثبتت أجهزة التحكم في تعريف الهوية الشخصي قدرتها على تعدد الاستخدامات في العديد من الصناعات بسبب فعاليتها، كما يتبين من أمثلة عديدة في العالم الحقيقي، بما في ذلك الأمثلة التالية:

* التحكم في درجة الحرارة: تحافظ أجهزة التحكم في تعريف درجة الحرارة المسبق في نظم التدفئة والتهوية وتكييف الهواء على درجات الحرارة المرغوبة عن طريق ضبط عناصر التدفئة أو التبريد وفقاً لذلك.

* التحكم في الضغط: تؤدي أجهزة التحكم في التعرّف التفاعلي التفاعلي دوراً أساسياً في عمليات المعالجة الكيميائية من خلال التحكم في الضغط لضمان سلامة العمليات وكفاءتها.

* ضبط التدفق: في محطات معالجة المياه، تقوم أجهزة التحكم في استبانة البيانات الشخصية بإدارة معدل التدفق ونوعيته من أجل ضبط الجودة بشكل متسق.

توفر وحدات التحكم في تعريف المنتج عدة فوائد، مثل زيادة استقرار العملية، وانخفاض التباين، وتحسين أداء النظام.