How to Reduce Settling Time in PID Controler: A Comprehensive Guide (باللغة الإنجليزية)

تعلم كيف تختصر وقت الاستقراروحدات التحكم في تعريف المعلماتمع دليلنا الشامل. استكشاف تقنيات مثل تعديل معلمات تعريف المنتج، والتحكم في التغذية، وتنفيذ المرشح، والتصميم القائم على النموذج من أجل أداء النظام الأمثل.

  1. مقدمة إلى وقت التسوية

وقت التسوية هو جزء لا يتجزأ من نظم التحكم التي تقيس مدى سرعة عودة النظم إلى داخل النقطة المحددة المطلوبة بعد أن تعاني من الاضطراب أو تغيير الإعداد، مع استقرار أسرع غالبا ما يكون المفتاح في تطبيقات مثل الروبوتات أو الفضاء أو الأتمتة الصناعية. ويكتسي تقليص أوقات الترسيب أهمية حاسمة في تحسين القدرة على الاستجابة والكفاءة بالنسبة لصناعات مثل الروبوتات أو بيئات الإنتاج الفضائي الجوي.

 2. Understanding PID Controller Paramters.

يُستخدم الربح النسبي (Kp) * Kp لتقييم مدى سرعة استجابة الأنظمة للأخطاء وعادة ما تؤدي زيادتها إلى تقصير أوقات الارتفاع وتساعد النظام على الاستجابة بشكل أسرع ؛ ولكن ارتفاع كبير جدا من Kp قد يسبب تجاوز الهدف والتأرجح، وإطالة فترة الاستقرار. * 2

الربح المتكامل

* يُستخدم الكسب المتكامل (Ki) لمعالجة الأخطاء التراكمية مع مرور الوقت. في حين أن Ki يمكن أن يساعد في القضاء على خطأ الحالة الثابتة، فإن الخطأ في ذلك يمكن أن يقلل من زمن الاستجابة إلى حد كبير إذا تم تحسينه بشكل غير صحيح ؛ وبالتالي فإن تحسين Ki هو المفتاح في توفير كل من أوقات الاستجابة السريعة مع تقليل أخطاء الحالة الثابتة. (3)

* جني الاشتقاق (Kd) Kd يتنبأ بالخطأ المستقبلي بناء على معدل التغير، مما يوفر تأثير تخميد يقلل من تجاوز الحد مع تحسين الاستقرار. مع الضبط الصحيح ل Kd يمكن تقصير وقت الاستقرار بشكل كبير من خلال القضاء على التذبذبات وتوفير نهج سلس نحو نقطة محددة.

  3. تقليل وقت الإستقرار

1. On-Page Optimization Techniques To Decrease Settling Times

* تعديل بارامترات استبانة الهوية الشخصية وزيادة الربح النسبي

* يمكن للنظم، من خلال زيادة عدد العمليات الحسابية، أن تستجيب على نحو أكثر قوة للأخطاء وتقلص أوقات الارتفاع بسرعة أكبر ؛ ومع ذلك، يجب توخي الحذر من عدم التسبب في تجاوز الهدف بشكل مفرط أو عدم الاستقرار.

* تحسين الكسب المتكامل (Ki)

الضبط الدقيق لـ Ki أمر أساسي في القضاء على أخطاء الحالة الثابتة دون تقليل استجابة النظام، ومساعدته على الوصول بسرعة والبقاء ضمن النقطة المحددة. يضمن Ki المعايرة بشكل صحيح حدوث ذلك.

* كسب مشتق الضبط الدقيق (Kd).

* يساعد تعديل Kd على تخفيف التذبذبات وتقليل تجاوز الحد، مما يسرع من وقت التسوية. مع الضبط السليم Kd في المكان، يجب أن تستقر الأنظمة بسلاسة دون تذبذبات مفرطة.

  4. تطبيق التحكم في المعلومات المستقبلية

* يمكن أن يؤدي تقديم التحكّم التقدمي إلى اختصار وقت الترسيب بشكل جذري من خلال توقع التغيرات واتخاذ الإجراءات التصحيحية بسرعة واستباقية. باستخدام نموذج النظام كأساس، تستخدم ضوابط التغذية المستقبلية تقنيات النمذجة التنبؤية للتنبؤ بالاستجابات المناسبة التي تكمل التغذية الراجعة المقدمة من وحدات التحكم في تعريف المنتج.

2.

تصفية التنفيذ

* يمكن للمرشحات أن تحد من الضجيج وتحسّن استجابة النظام. المرشحات مثل مرشحات الترددات المنخفضة يمكن أن تنسل إشارات التحكم للقضاء على الضوضاء عالية التردد التي تتداخل مع أداء وحدة التحكم في تعريف المنتج، مما يؤدي إلى أوقات استقرار أسرع وفترات ترسيب أقصر. ص 3.

التصميم القائم على نموذج

ويوفر التصميم القائم على النماذج ضبطًا دقيقًا لمعلمات تعريف الهوية الشخصية استنادًا إلى النماذج الرياضية للأنظمة. تحدد هذه التقنية الإعدادات المثلى التي تقلل من وقت الاستقرار مع الحفاظ على الاستقرار -توفر الأدوات القائمة على النماذج مثل MATLAB و Simulink قدرات قوية لمحاكاة وضبط أنظمة التحكم.

  5. اعتبارات عملية

وبغية اختصار وقت التسوية على نحو فعال، لا بد أن نولي الاهتمام لعدة اعتبارات عملية:

1-1-2) للحصول على مزيد من التفاصيل بشأن هذه المتطلبات.

إقامة التبادل المناسب بين وقت التسوية والاستقرار

* مادة#من الضروري أن تجد الشركات التوازن بين تقليل وقت التسوية والحفاظ على استقرار النظام، وبالتالي تحقيق الضبط المتكرر للعثور على الإعدادات المثلى. قد يؤدي التوليف العنيف إلى عدم الاستقرار في حين أن التوليف المحافظ قد يبطئ الاستجابة. في نهاية المطاف يجب أن يحدث الضبط والاختبار التكراري حتى يتم العثور على الأمثل. ص 2.

* يمكن أن يكون لديناميكيات النظام والاضطرابات الخارجية تأثير على أداء وحدة التحكم في اضطراب الهوية الشخصية، كما أن الاضطرابات الخارجية لها القدرة على التأثير على أداء وحدة التعريف الشخصية بشكل كبير، مما يتطلب فهماً دقيقاً لسلوك النظام والاضطرابات المحتملة عند الضبط. وقد يساعد وضع استراتيجيات تحكم قوية في الحد من آثارها.

أمثلة تطبيقات العالم الحقيقي [* يتم استخدام وحدات تحكم تعريف المنتج في العديد من تطبيقات العالم الحقيقي مع متطلبات فريدة. ففي نظم التحكم في درجة الحرارة، على سبيل المثال، يؤدي انخفاض وقت الترسيب إلى سرعة تثبيت درجة الحرارة المطلوبة ؛ وبالمثل في حالة أجهزة التحكم في سرعة المحرك مع تقصير أوقات الترسيب، تحسن الاستجابة لتغيرات السرعة ؛ كل تطبيق قد يتطلب استراتيجيات ضبط مختلفة من أجل الوصول إلى أهداف الأداء.

  6. خاتمة

إن تقليل أوقات ترسيب وحدة التحكم في تعريف المنتج أمر بالغ الأهمية لتحسين الاستجابة والكفاءة في أنظمة التحكم. من خلال فهم وتعديل معلمات تعريف المعلمات (Kp و Ki و Kd)، باستخدام التحكم في التغذية الأمامية مع المرشحات، وتقنيات التصميم المستندة إلى النموذج، يمكنك تحقيق نظام محسن مع الحد الأدنى من أوقات التسوية. وسوف تساعد الاعتبارات العملية، بما في ذلك الموازنة بين الاستقرار والأداء مع فهم ديناميات النظام، فضلاً عن تخفيف التحضر الخارجي، في الضبط الناجح ؛ قد يكون هناك حاجة إلى المزيد من الضبط التكراري قبل الوصول إلى النتائج المثلى لتطبيقات محددة.