The Complete Guide to Controlling a PID controller (باللغة الإنجليزية)

دليلنا الشامل سيعلمكم كيف تستخدمون جهاز التحكم في الهوية الشخصية استكشاف الطرق الشائعة للتحكم لتحسين أداء النظام.

1. المقدمة

وحدات التحكم التناسبية المتكاملة المشتقة (PID) هي حجر الزاوية في مجال هندسة أنظمة التحكم. وهي تستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك HVAC والأتمتة الصناعية والروبوتات لتحقيق النتائج المرجوة. السيطرةوحدات التحكم في تعريف المعلماتيلعب دورا حيويا في تحسين الأداء والحفاظ على استقرار النظام. وستشرح المقالة أدق نقاط الضبط، بما في ذلك الدوال التكاملية والتناسبية والاشتقاقية، كما ستقدّم دليلا لأساليب التحكم الفعّالة.

2. فهم التحكم في معرِّف المعلمات

نسبي (P).

غالبًا ما يُختصر هذا المكون إلى وهي مسؤولة عن توليد مخرجات تتناسب طرديا مع قيمة الخطأ. معامل الكسب النسبي (Kp)، الذي يحدد مدى قوة الاستجابة النسبية، هو أمر بالغ الأهمية. وسوف يصبح النظام أكثر استجابة من خلال زيادة المكاسب. وقد يؤدي تعيين الكسب مرتفعًا جدًا نسبيًا إلى التذبذب وعدم الاستقرار.

التكامل الأول

يستخدم المكون المتكامل (I) لإزالة أي أخطاء حالة ثابتة تبقى بعد التحكم النسبي. المكسب التكاملي (Ki)، الذي يضبط الأخطاء التراكمية مع مرور الوقت لجلب ناتج النظام أقرب إلى النقطة المحددة المطلوبة، هو طريقة للمكون التكاملي. ومع ذلك، فإن المكسب المتكامل المفرط يمكن أن يجعل النظام بطيئا أو عرضة للتذبذبات.

الاشتقاق (D)

هذا المكون المشتق (المختصر "D") يتنبأ بسلوك الخطأ المستقبلي بناء على معدل تغييره. المكسب المشتق، ويختصر ب Kd، يساعد على تخفيف التذبذبات لتعزيز استقرار النظام. المكون المشتق حساس للضوضاء، ويمكن أن يؤدي إلى سلوك غير ثابت عندما لا يتم ضبطه بشكل صحيح.

3. أتحكم في جهاز التحكم في الهوية الشخصية

التكوين الأولي

تحقق من السلامة الميكانيكية للنظام قبل بدء التحكم، يجب التأكد من عدم وجود مشاكل ميكانيكية مثل المكونات البالية أو التوصيلات المفكوكة.

بدء معرِّف المعلمات إلى الصفر: ابدأ التحكم بضبط Kp و Ki و Kd إلى الصفر. وهي توفر قاعدة للتحكم في كل مكون.

4. التحكم في الأرباح النسبية

زيادة قيمة P حتى يبدأ ناتج النظام في التأرجح: رفع الكسب النسبي تدريجيًا، Kp حتى يبدأ في التأرجح. النظام يستجيب الآن للتحكم النسبي

انخفاض P إلى نصف القيمة التي تسببت في التذبذب بمجرد أن يبدأ النظام في التذبذب، خفض الكسب النسبية إلى نصف القيمة. فهي تساعد على تحقيق التوازن الصحيح بين الاستقرار والاستجابة.

السيطرة على الربح المتكامل الأول

زيادة I تدريجيا لإزالة أخطاء الحالة الثابتة: رفع مكاسب التكامل تدريجيا لتصحيح أي أخطاء الحالة الثابتة المتبقية. من المهم الحصول على ناتج النظام أقرب إلى النقطة المحددة المطلوبة، دون خلق تذبذبات مفرطة.

رصد استجابة النظام وإجراء التعديلات حسب الضرورة: رصد استجابة النظام باستمرار للتغيرات في المكاسب المتكاملة. ضبط النظام للحصول على النتائج المرغوبة مع تجنب عدم الاستقرار.

5. التحكم في مكاسب الاشتقاق (D)

زيادة D ببطء لتخفيف التذبذبات: ابدأ بزيادة كسب المشتقات (Kd). وهذا سوف يقلل من التذبذبات، وزيادة استقرار النظام. يمكن استخدام هذا المكون المشتق لمواجهة وتوقع التغيرات السريعة في الأخطاء.

قم بضبط D حتى يتم تحقيق الاستقرار المطلوب استمر في ضبط المكسب المشتق، وسيظهر النظام سلوكًا مستقرًا. ضع المكسب المشتق على مستوى مناسب. الإعداد العالي جدا يمكن أن يسبب سلوك غير منتظم ويزيد من الضوضاء.

6. تقنيات المراقبة المشتركة

طريقة زيغلر نيكولز

زيغلر -نيكولز هي تقنية راسخة للتحكم في وحدات التحكم PID. وتتمثل هذه الخطوات فيما يلي:

صفر المكاسب التكاملية والمشتقة (Ki,Kd).

وسوف يتأرجح النظام لفترة طويلة من الوقت عندما يتم زيادة الكسب إلى الحد الأقصى (Ku).

احسب المكسب من معرفة المعلمات باستخدام صيغ زيغلر ونيكولز.

طريقة كوهين كون

ويمكن استخدام هذه الطريقة التي تستند إلى نهج كوهين -كون (Cohen-Coon) للتحكم في وحدات التحكم في تعريف المنتج الشخصي (PID) على وجه الخصوص في العمليات التي لديها وقت توقف كبير. وتتمثل هذه الخطوات فيما يلي:

اختبار الحلقة المفتوحة هو أفضل طريقة لمعرفة أي عملية منحنى رد فعل لديك.

حساب معاملات العملية مثل الثوابت الزمنية والأوقات الميتة.

إستعمل معادلات "كوهين -كون" لإيجاد أفضل مكسب من معرفة الهوية الشخصية.

7. اختبار وخطأ

تعديل مكسب تعريف المنتج بناء على أداء النظام. وهو نهج عملي للأنظمة المعقدة التي يصعب نموذجها رياضيًا. للعثور على الإعداد الأمثل لمعرِّف المعلمات، ابدأ بالتغييرات الصغيرة وراقب استجابة النظام.

نصائح فعالة للسيطرة

إجراء تغييرات صغيرة: لتجنب تأثيرات النظام الجذرية، إجراء تعديلات إضافية على مكاسب تعريف المنتج.

إعطاء وقت بين التغييرات: السماح للنظام بوقت للرد على أي تعديلات قبل المتابعة.

المحاكيات: استخدام محاكاة تعريف الهوية الشخصي لفهم وممارسة تأثيرات اكتساب تعريف الهوية الشخصي.

من المهم التحكم في تعريف المعلمات بشكل صحيح من أجل تحقيق الأداء الأمثل واستقرار النظام. إن فهم وظيفة المكونات المتكاملة والمشتقة والتناسبية، فضلاً عن اتباع الطرق المنهجية للتحكم، سوف يسمح لك بالتحكم في معرفات المعلمات بشكل فعّال. وسيكون النظام أكثر موثوقية وكفاءة إذا ما رُصدت المكاسب المحققة من تحديد الهوية الشخصية وتُعدَّل باستمرار.