How to Find (K_p), (K_i), و (K_d) in a PID Controller: A Comprehensive Guide (باللغة الإنجليزية)

تعلم كيفية العثور على (K_p) و (K_i) و (K_d) في وحدة تحكم تعريف المعلمات مع دليلنا الشامل. فهم أدوار المكاسب النسبية والشاملة والمشتقة، واستكشاف طرق الضبط المختلفة لتحقيق الأداء الأمثل للنظام.

1. المقدمة

ستساعدك المقالة ادناه على ايجاد البارامترات وتشرح اهمية هذه البارامترات.

2. فهم بارامترات PID

الربح النسبي (K_p).

الربح النسبي (K_p)، والمعروف أيضًا باسم الربح في النسبة، هو مقياس للاستجابة للخطأ. يتم استخدام المكسب النسبي ((K_p)) لتحديد رد فعل الخطأ الحالي. أعلى (K_p)، ولكن أقل استقرارا، القيم تؤدي إلى رد فعل عدواني. وهذا يمكن أن يقلل من الخطأ بسرعة. في النظام الذي يتحكم في درجة الحرارة، على سبيل المثال، زيادة (قيمة K_p) يمكن أن تجعله يستجيب بسرعة أكبر للتغيرات في درجة الحرارة، ولكن القيمة العالية جدا قد تسبب التذبذب.

الربح المتكامل (K_i)

المكسب المتكامل (K_i) هو مجموع جميع الأخطاء السابقة. المكسب المتكامل يساعد على القضاء على الأخطاء المتبقية في الحالة الثابتة التي لا يمكن إزالتها من خلال المصطلحات النسبية. ومع ذلك، يمكن أن يسبب الكثير من العمل المتكامل تذبذبات وتجاوز. (K_i)، في نظام التحكم في السرعة، يعوض عن الأخطاء المستمرة للحفاظ على السرعة المطلوبة.

كسب الاشتقاق ((K_d))

المكاسب الاشتقاقية ((K_d') هي طريقة للتنبؤ بالأخطاء المستقبلية على أساس معدل التغيير. هذا العمل المثبط يقلل من تجاوز الحد، ويحسن الاستقرار. ومع ذلك، يمكن أن يسبب المشتق المفرط للنظام أن يكون حساسا بشكل مفرط. في نظام التحكم في الموقع، على سبيل المثال، يساعد (K_d) على سلاسة الحركة، والحد من فرصة أن يتم تجاوز الهدف.

الإعداد الأولي

قبل البدء في ضبط معلمات تعريف المعلمات تأكد من أن جميع المستشعرات والمشغلات تعمل بشكل صحيح. حدد القيمة الأولية لـ (K_i) و (K_p) و (K_d) إلى الصفر. خط الأساس يسمح لك بملاحظة كيفية استجابة النظام دون الحاجة لاتخاذ أي إجراء. قبل ضبط ذراع الروبوت، على سبيل المثال، تأكد من أن جميع أجهزة الاستشعار والموصلات تعمل بشكل صحيح.

.                                                                                    

3. طرق التوليف

التوليف اليدوي

يتم تعديل قيم (K_i) و (K_d) و (K_p) يدويا على أساس كيفية استجابة النظام. زيادة قيمة (K_p)، حتى ترى التذبذبات. تعديل قيمة (K_i)، لإزالة أخطاء الحالة الثابتة، ومن ثم صقل (K_d)، لتحسين الاستقرار والحد من تجاوز الحد. فهو يتطلب الصبر، وفهم الكيفية التي يعمل بها النظام. في نظام التدفئة على سبيل المثال، زيادة (K_p)، حتى تتذبذب درجة الحرارة، إضافة (K_i)، لتصحيح أخطاء الحالة الثابتة، وضبط (K_d)، لتخفيف الاستجابة.

طريقة زيغلر نيكولز

زيغلر -نيكولز هي طريقة شائعة للغاية للضبط تقدم منهجًا منظمًا. يجب زيادة قيمة (K_p) حتى تكون الذبذبات ثابتة. لا قيمة حاسمة (K_c)، ولا زمن التذبذب (P_c). حساب بارامترات تعريف الهوية المعلوماتية باستخدام هذه القيم والصيغ المحددة مسبقا. وهي طريقة جيدة، ولكنها قد لا تكون مناسبة لكل نظام. في النظام الذي يتحكم في التدفق، على سبيل المثال، يمكن استخدام طريقة زيغلر نيكولز لتحديد (K_i)، (K_p)، (K_d)، القيم الأولية، وضبطها بدقة على أساس أداء النظام.

4. برامج مفيدة

تتوفر العديد من البرامج والمحاكاة للمساعدة في ضبط PID. يمكنك استخدام هذه الأدوات لمحاكاة إعدادات تعريف المعلمات ونمذجة نظامك لتحديد أفضل المعلمات. MATLAB و Simulink أمثلة. الأدوات البرمجية هي طريقة رائعة لتوفير الوقت مع تقديم نتائج أكثر دقة. يمكنك، على سبيل المثال، استخدام MATLAB في أتمتة صناعية لاختبار استجابة النظام لمختلف إعدادات PID، ثم العثور على أفضل المعلمات، دون الحاجة إلى اختبار مادي لكل منها.

نصائح عملية

ويمكن إدخال تعديلات صغيرة على بارامترات تعريف الهوية الشخصي ومراقبتها. يمكن أن يحدث عدم الاستقرار بسبب تعديلات كبيرة. لتجنب التغيرات المفاجئة في استقرار النظام الذي يتحكم في الضغط، يمكنك إجراء تعديلات صغيرة (K_p)، K_i)، أو K_d ومراقبة الاستجابة.

* تجنب المزالق الشائعة: إن تحديد قيمة (K_i) عالية جداً يمكن أن تؤدي إلى تجاوز مفرط. من ناحية أخرى، يمكن أن يؤدي ارتفاع (K_d) إلى أن يكون النظام حساسًا للغاية. في نظام التحكم في السرعة، القيم العالية (K_i)، يمكن أن يؤدي إلى تجاوز السرعة المطلوبة. القيم العالية (K_d) يمكن أيضا أن تسبب عدم الاستقرار.

يمكنك ضبط معلمات النظام الخاص بك لتتناسب مع تطبيقات معينة بمجرد القيام بذلك#يوجد اسطبل في 39 على سبيل المثال، قد يحتاج نظام التحكم في درجة الحرارة إلى إعدادات مختلفة عن نظام التحكم في الموقع. قد تحتاج إلى ضبط إعدادات معلمة تعريف المعلمات في نظام التحكم في درجة الحرارة للحفاظ على درجة حرارة ثابتة مع تقليل التذبذبات والتجاوز.

وتخلص المادة إلى ما يلي:

5. خاتمة

من المهم فهم نظام وحدة التحكم في تعريف المعلمات وتأثيراته على كل عامل. يمكنك الحصول على أفضل أداء وثبات باتباع هذه الأساليب. للحفاظ على السلوك المطلوب، يجب عليك مراقبة وضبط النظام بشكل مستمر. رصد أداء نظام مراقبة صناعي وإدخال تعديلات على بارامترات تعريف المعلمات إذا لزم الأمر.