التحكم في درجة الحرارة باستخدام وحدات التحكم في معرِّف المعلمات التناظري -الدليل الشامل
وتستخدم أجهزة التحكم التناظرية في معرفات المعلمات لاستكشاف المبادئ الأساسية لتنظيم درجة الحرارة. اكتشاف تقنيات تصميم الدوائر وطرق الضبط وتجربة الرؤى من أجل التنظيم الدقيق لدرجة الحرارة.
1. وفيما يلي مقدمة موجزة للموضوع:
يسلط المقال الضوء على تصميم وتجارب وفوائد أجهزة التحكم التناظرية في درجة الحرارة.
2. أساسيات الدائرة التناظرية التحكم في تعريف المعلمات
يستند تعريف الهوية التماثلي على تصميم الدائرة الكهربائية. والمكونات الرئيسية الثلاثة هي:
نسبي: ينتج المكون تصحيحًا يتناسب مع حجم الخطأ. يساعد هذا المكون على الاستجابة بسرعة، ولكنه قد لا يكون قادرًا على القضاء على أخطاء الحالة الثابتة.
تكامل: يراكم هذا المكون الأخطاء السابقة من أجل الوصول إلى النقطة المحددة مع مرور الوقت. يزيل هذا العنصر أخطاء الحالة الثابتة.
مشتق (D): هذا المكون المشتق هو مؤشر للأخطاء المستقبلية، استنادا إلى المعدل الذي تتغير به. هذا استقرار النظام، ويساعد على الحد من تجاوز الحد.
يختلف تنفيذ أجهزة التحكم في تعريف المعلمات التناظرية عن أجهزة التحكم الرقمية في تعريف المعلمات. تحقق وحدات التحكم التناظرية نفس الأهداف مثل تلك الرقمية، ولكنها تفعل ذلك باستخدام المكونات المادية. وتعد وحدات التحكم التناظرية مثالية للتطبيقات التي تتطلب ضوابط في الوقت الحقيقي والحد الأدنى من تعقيد الحساب.
3. تصميم الدائرة
تستخدم المكونات الكهربائية لتكرار الدوال المتكاملة والاشتقاقية النسبية. ومكوناتها الرئيسية هي:
المضخمات التشغيلية: تستخدم في تنفيذ العمليات الرياضية اللازمة لحساب كل مصطلح من مصطلحات تعريف المعلمات.
المقاومات المكثفات: يشكل هذا المكون شبكة RC التي تنتج عمل متكامل ومشتق.
4. النمذجة النظرية والنمذجة الرياضية
5. إعداد تجريبي
وتتطلب التجربة العناصر التالية:
ولضمان الدقة، يبدأ الإعداد بمعايرة المقاوم الحراري. ويتكون نظام الحلقة المغلقة عن طريق ربط جهاز التحكم في رقم تعريف المعلمات بعنصر التسخين. ويُختبر النظام بملاحظة استجابته لنقاط محددة مختلفة، ومن ثم ضبط بارامترات تحديد الهوية المعلوماتية من أجل تقليل الخطأ وتثبيت درجة الحرارة.
6. طرق التوليف
لضبط معرِّف المعلمات التناظري يجب ضبط المقاومات والمكثفات يدويًا لتحقيق المكاسب المثلى للتكامل والاشتقاق التناسبي وتشمل أساليب الضبط الشائعة الاستخدام ما يلي:
الاختبار والخطأ: تعديل قيم المكونات بشكل متكرر، أثناء مراقبة استجابات النظام.
تحليل التردد: استخدام مخططات بودي لتحليل استجابة التردد للنظام واختيار قيم المكونات المناسبة.
تحليل استجابة الخطوة: النظام#استجابة لخطوة إدخال وتعديل المكاسب وفقا.
يمكن أن يكون الضبط عملية صعبة، خاصة بالنسبة للأنظمة المعقدة. وبمجرد ضبط درجة الحرارة، فإنها ستظل مستقرة.
7. النتائج والتحليلات
يمكن أن تساعد النتائج التجريبية في تقييم أداء وحدة تحكم PID التناظرية. يمكن تحليل سلوك النظام من خلال دراسة العوامل مثل وقت الارتفاع، ووقت الاستقرار والتجاوز. تظهر الرسوم البيانية من البيانات التجريبية كيف يتبع المتحكم النقطة المحددة. مثال على ذلك:
الوقت الصاعد: تشير هذه القيمة إلى وقت استجابة النظام للتغيير في النقطة المحددة.
التجاوز: يقيس مدى ارتفاع درجة الحرارة عن النقطة المحددة.
ضبط الوقت: يشير إلى السرعة التي يستقر بها النظام حول النقطة المحددة.
وتسلط مقارنة هذه النتائج بنتائج الأنظمة الرقمية لتحديد الهوية الشخصية الضوء على نقاط القوة والضعف في أجهزة التحكم التناظرية في تحديد الهوية الشخصية، وتقدم معلومات قيمة للباحثين والمهندسين.
8. وتخلص المادة إلى ما يلي:
أداة التحكم التناظرية PID هي أداة حيوية للتحكم في درجة الحرارة في مجموعة متنوعة من التطبيقات. وهي مثالية للتطبيقات التي تتطلب تنظيما دقيقا، ولكنها لا تحتاج إلى التعقيد المرتبط بالحلول الرقمية. ويستطيع المتخصصون تعظيم إمكانات ضوابط تعريف الهوية الشخصي التناظرية من خلال فهم نظرياتهم، وتصميم الدوائر التي تعمل، وإجراء التجارب. ومن المتوقع أن تستمر وحدات التحكم التناظرية في لعب دور حاسم مع تقدم التكنولوجيا في تنظيم درجة الحرارة.