Understanding PID Control: Proportional-Integral-Derivative Explained (باللغة الإنجليزية)

تعرف على ماذاالتحكم في تعريف المعلماتالذي يقف وكيف يعمل. اكتشاف مكونات التحكم في تعريف الهوية الشخصي وتطبيقاته ومزاياه وأمثلة العالم الحقيقي في هذا الدليل الشامل.

1. المقدمة

التحكم في تعريف المنتج (التحكم التناسبي المتكامل المشتق) هو عنصر لا يتجزأ من الأتمتة الصناعية والتحكم في العملية، وغالبا ما تستخدم جنبا إلى جنب مع أنظمة التحكم في التغذية الراجعة مثل وحدات التحكم في تعريف المنتج. تقوم وحدات التحكم في تعريف المعلمات بحساب قيمة الخطأ باستمرار باعتبارها الفرق بين النقطة المحددة المطلوبة وقيم متغيرات العملية المقيسة وتقوم بتعديل المدخلات وفقًا لذلك لتقليل هذا التباين بين النقطة المحددة الهدف والقيم المقيسة -غالبًا عن طريق الحساب المستمر لقيم الخطأ على مر الزمن اعتمادًا على التاريخ الماضي أو القيم المستقبلية المتوقعة. أصبحت أجهزة التحكم في تعريف الهوية الشخصي معتمدة على نطاق واسع عبر التطبيقات بدءًا من العمليات الصناعية وحتى الأجهزة المنزلية اليومية نظرًا لبساطتها وفعاليتها.

2. مكونات أنظمة التحكم في PID

التحكم النسبي (P)

PID&#مكون التحكم التناسبي 39;s ينتج قيم إخراج تتناسب مع قيم الخطأ الحالية، التي تحددها النسبة النسبية Kp. وإذا كان الخطأ كبيراً، فإن تصحيحه من الممكن أن يصبح كبيراً ــ فيساعد في الحد من الأخطاء الإجمالية ولكن ربما لا يساعد في إزالتها بالكامل.

على سبيل المثال: في نظام التحكم في درجة الحرارة، عندما تقل درجات الحرارة عن النقاط المحددة، تزيد الضوابط النسبية طاقة التدفئة وفقًا لذلك لاستيعاب هذا الاختلاف في درجة الحرارة.

تكامل (I)

وحدة تحكم تعريف المعلمات#يعالج المكون الأساسي لـ 39 أخطاء الماضي بجمع الأخطاء الماضية والحديثة مع مرور الوقت مكتسباتها المتكاملة (Ki) تحدد رد فعل بناء على هذا الجمع من الأخطاء الأخيرة. كما يلعب الكسب المتكامل دورًا متكاملاً، ويسمح لأجهزة التحكم في تعريف الهوية الشخصي بالقضاء على أخطاء الحالة الثابتة المتبقية التي لا يمكن تصحيحها عن طريق التحكم النسبي عن طريق دمج الأخطاء تدريجيًا مع مرور الوقت، وفي النهاية إزالتها تمامًا وإعادة العملية إلى التوازن مع عدم وجود أخطاء الحالة الثابتة المتبقية عند مستوى صفر من الخطأ.

على سبيل المثال: في نظام التحكم في درجة الحرارة، إذا ظلت درجات الحرارة باستمرار أقل من النقاط المحددة، فإن التحكم المتكامل سيزيد تدريجيا من قوة التدفئة من أجل القضاء على أخطاء الحالة الثابتة وتصحيحها مع مرور الوقت.

المشتق (D) PID control&#يتنبأ مكون مشتقة 39 بأخطاء مستقبلية بناءً على معدل تغيرها يحدد Kd استجابته. مشتق استجابة النظام من خلال الحد من تجاوز الحد وتحسين الاستقرار في حين تعمل كتحكم استباقي لسلاسة التغييرات بشكل أكثر سلاسة.

على سبيل المثال: في نظام التحكم في درجة الحرارة، عندما تقترب درجات الحرارة بسرعة من درجة الحرارة المحددة، قد يقلل التحكم في المشتقات من طاقة التسخين من أجل تجنب تجاوز الحد ومنع وضع تجاوز الحد من التطور.

3. كيف يعمل تعريف المعلمات

 يعمل التحكم في تعريف المنتج من خلال آلية التغذية المرتدة يقيس المراقب باستمرار متغيرات العمليات مقابل قيمها المحددة النقطة لحساب الأخطاء الناجمة عن الانحراف عن هذه القياسات ؛ فإنها تطبق حسابات تناسبية ومتكاملة ومشتقة على هذا الخطأ لاشتقاق المخرجات التي تساعد على ضبط العمليات مع تقليل مستويات الخطأ.

4. مثال على العالم الحقيقي

 النظر في نظام التحكم في ثبات السرعة في السيارة: تمثل النقطة المحددة السرعة المطلوبة في حين أن متغير العملية هو السرعة الفعلية. يقوم جهاز التحكم في تعريف المعلمات بضبط موضع الخانق وفقًا لذلك من أجل الحفاظ على السرعة المطلوبة عن طريق التعويض عن التغيرات في ميل الطريق أو العوامل الأخرى التي تؤثر على السرعة الفعلية.

أصبحت أجهزة التحكم في أجهزة تعريف الهوية الشخصية الخاصة بالتحكم في أجهزة تعريف الهوية الشخصية منتشرة في مختلف الصناعات نظرًا لتعددها واستخداماتها وفعاليتها، حيث وجدت العديد من الاستخدامات في العديد من الأماكن. وإليكم بعض الأمثلة الشائعة:

* التطبيقات الصناعية: أصبحت أجهزة التحكم في أجهزة تحديد الهوية الشخصية عنصراً أساسياً في نظم التحكم في درجة الحرارة وسرعة المحركات والضغط والتدفق التي تتطلب إدارة دقيقة. هم#ضرورية في العمليات التي يجب فيها الحفاظ على التحكم الدقيق.

5. مزايا التحكم في تعريف المنتج

* التطبيقات اليومية: في الأجهزة المنزلية، يمكن العثور على أجهزة التحكم في أجهزة تحديد الهوية الشخصية في منظمات الحرارة والأفران والثلاجات للحفاظ على درجات الحرارة المرغوبة بكفاءة. فهي تضمن أن هذه الأجهزة لديها بيئات تدفئة مثالية لمنع ارتفاع درجة الحرارة قبل الأوان أو انخفاضها في هذه البيئات.

* الروبوتات: يمكن للتحكم في استعلامات التعريف الشخصية أن يساعد على ضمان الحركة الدقيقة والتمركز داخل الأذرع الآلية والمركبات المستقلة، مما يساعد على الحفاظ على الاستقرار والدقة مع الحفاظ على سلامة المستخدمين.

التحكم في تعريف المنتج له مزايا عديدة

يوفر التحكم في تعريف المنتج لمزايا عديدة تجعله حلاً مفضلاً في العديد من التطبيقات:

* الدقة والدقة: تتيح أجهزة التحكم في معرفات الأعراض التحكّم الدقيق من خلال التعديل المستمر للعمليات استناداً إلى قيم الخطأ.

* الاستقرار والكفاءة: من خلال استخدام التحكم المتناسب والمتكامل والمشتق معاً لإنتاج استجابة مثلى تقلل من تجاوز الهدف وتصفية الوقت، يضمن نظامنا عملية مستقرة تلبي التوقعات بكفاءة.

* الأتمتة والحد الأدنى من الخطأ البشري: تعمل وحدات التحكم في تعريف الهوية الشخصية على أتمتة عملية التحكم، مما يؤدي إلى القضاء على التدخل اليدوي مع تقليل الخطأ البشري في نفس الوقت.

6. خاتمة

يشير مصطلح PID إلى التحكم التناسبي المتكامل المشتق (بالإنجليزية: Proportional-Integral-Derivative control)، وهو مفهوم أساسي في الأتمتة والتحكم في العملية يتألف من ثلاثة مكونات تعمل بشكل متناسق لتقليل الخطأ مع تحقيق النقطة المحددة المطلوبة. أصبحت وحدات التحكم في تعريف الهوية الشخصي شائعة بسبب دقتها واستقرارها وكفاءتها في العديد من التطبيقات -وهذا الاتجاه يعد بمزيد من التطورات مع تحول أنظمة التحكم التكيفية والذكية إلى مستقبل لأنظمة التحكم في تعريف الهوية الشخصي.