The Complete Guide to PID Control Loop Tuning (باللغة الإنجليزية)

دليلنا الشامل سيعلمكم كيف تضبطون حلقة التعريف الشخصي استكشاف دور المكونات المتكاملة والمشتقة والتناسبية وتقنيات الضبط الشائعة لتحسين أداء النظام.

1. المقدمة

حلقة التحكم النسبية المتكاملة المشتقة (بالإنجليزية: متناسب-Integral-Derivative loop) هي مفهوم أساسي في هندسة أنظمة التحكم. وتستخدم حلقة التحكم هذه على نطاق واسع في العديد من التطبيقات، بما في ذلك الأتمتة الصناعية، والتكييف، والروبوتات وغيرها من الأنظمة. من المهم ضبط نظام التحكم في تعريف المنتج بشكل صحيح من أجل تحقيق الأداء الأمثل والثبات. توفر هذه المقالة دليلاً لضبط حلقة تعريف المنتج. وهو يغطي دور المكونات النسبية والمتكاملة والمشتقة ويقدم طرق ضبط مشتركة.

2. فهم مكونات PID

Proportional

ضابط تعريف الهوية الشخصي#المكون التناسبي 39;s والذي يرمز له "P" هو المسؤول عن توليد مخرجات تتناسب طرديًا مع الخطأ الحالي. يتم تحديد قوة الاستجابة النسبية من خلال الكسب النسبي. زيادة المكاسب النسبية سوف تزيد من استجابة النظام، ولكن يمكن أيضا أن تسبب عدم الاستقرار أو التذبذب عند تعيينه على مستوى عال.

التكامل الأول

المكون المتكامل تستخدم لإزالة الخطأ في الحالة المستقرة التي تستمر بعد التحكم النسبي. المكسب المتكامل (Ki)، الذي يضبط الأخطاء المتراكمة مع مرور الوقت للمساعدة في جعل مخرجات النظام أقرب إلى النقاط المحددة المرجوة، هو عنصر من عناصر التحكم المتكامل. المكاسب المتكاملة العالية بشكل مفرط يمكن أن تجعل النظام بطيئا، وأكثر عرضة للتذبذبات.

الاشتقاق (D)

بالإشارة إلى "D"، يتنبأ المكون المشتق بالسلوك المستقبلي بناءً على معدل تغير الخطأ. المكاسب المشتقة، Kd، يساعد على تخفيف التذبذبات لتحسين استقرار النظام. قد يعزز المكون المشتق النظام#أداء 39 ولكن يمكن أن يكون حساسًا للضوضاء، مما قد يؤدي إلى سلوك غير منتظم إذا لم يتم ضبطه بشكل صحيح.

3. كيفية ضبط جهاز التحكم في الهوية الشخصية

التكوين الأولي

تحقق من السلامة الميكانيكية للنظام قبل ضبط معرِّف المعلمات الخاص بوحدة التحكم يجب التأكد من عدم وجود مشكلات ميكانيكية مثل المكونات البالية أو التوصيلات المفكوكة

بدء PID إلى الصفر: ابدأ الضبط عن طريق ضبط المكاسب للتكامل، والمشتقة، والتناسب (Kp) عند الصفر. فهو يوفر قاعدة لكل مكون يتم ضبطه على حدة.

تعديل الربح النسبي P.

رفع المكاسب النسبية تدريجيا حتى ترى الناتج تذبذب: زيادة قيمة P حتى يبدأ التذبذب: التحكم النسبي له تأثير قوي بما فيه الكفاية على سلوك النظام.

خفض P إلى قيمة نصف أن من التذبذب الأصلي مرة واحدة يبدأ النظام للتذبذب، خفض الكسب النسبية إلى القيمة الأولية. تساعد على تحقيق التوازن الصحيح بين الاستقرار والاستجابة.

5. ضبط الربح المتكامل 1.

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.

توليف اكتساب 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.

تعديل D حتى يتم تحقيق الاستقرار المطلوب: استمر في تعديل كسب المشتق إلى السلوك المطلوب. ضع المكسب المشتق على مستوى مناسب. الإعداد العالي جدا يمكن أن يسبب سلوك غير منتظم ويزيد من الضوضاء.

6. أساليب الموالفة الشائعة

طريقة زيغلر نيكولز

زيغلر -نيكولز هي واحدة من التقنيات الأكثر شعبية لضبط أجهزة التحكم في تعريف المعلمات. وفيما يلي الخطوات اللازمة:

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 تعتمد على معادلات كوهين -كون، لضبط وحدات تحكم تعريف المعلمات للأنظمة التي تعاني من فترات توقف كبيرة. 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.

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 تأثير اكتساب معرفة الهوية الشخصية.

إن ضبط حلقة تعريف المنتج أمر بالغ الأهمية للأداء الأمثل واستقرار النظام. إن فهم الدور الذي تلعبه المكونات المتكاملة والمشتقة والتناسبية، فضلاً عن اتباع أساليب الضبط المنهجي، من شأنه أن يسمح لك بضبط أجهزة التحكم في تحديد الهوية الشخصية بفعالية لتطبيقات مختلفة. وسيكون النظام أكثر موثوقية وكفاءة إذا ما رُصدت المكاسب المحققة من تحديد الهوية الشخصية وتُعدَّل باستمرار.