مهندسی کنترل

جهت درج تبلیغات در پر بیننده ترین وبلاگ مهندسی کنترل با ما تماس بگیرید...

یک یادداشت بامزه برای آشنایی با روش های کنترل روشن/خاموش و PID

کنترل فرآیند، بعضی وقت ها حقیقتا کاری دلهره آور است. یکی از اموری که ممکن است به عنوان یک مهندس کنترل فرآیند با آن مواجه شوید، کار کردن با کنترل کننده های On/Off  و PID است. مدت ها بود که قصد داشتیم یادداشتی با این مضامین در اتوماسیون زد منتشر کنیم که خیلی هم از نظر فنی پیچیده نباشد. خوشبختانه این فرصت دست داد تا در یادداشت امروز هر دو روش کنترل روشن/خاموش و کنترل PID را تشریح کنیم. این روش نگارش در اصل یک مثال ساده است که در آن از بیان ریاضیات صرفنظر کرده ایم.

 

روش کنترل On/Off را می توان در کنترل دما استفاده نمود. در منزل یا محل کار اغلب ما معمولا یک دستگاه کنترل کننده دما وجود دارد که از روش کنترل روشن/خاموش استفاده می کند. زمانی که دما پایین تر از مقدار تنظیم شده (SV) است، سوییچ خروجی دستگاه روشن میشود. خروجی روشن مانده و دمای خانه را بالا می برد تا اینکه مقدار کنونی دما (PV) دما به مقداری بالاتر از  set value یا SV برسد. در این نقطه، خروجی خاموش می گردد. دمای خانه به این روش به شکل ثابتی در یک سیکل کاری کنترل میشود. به این مفهوم که دمای خانه یا محل کار شما با روش کنترل On/Off تنها به میزان چند درجه تغییر خواهد کرد.

 

sine_wave

 

ما میتوانیم این سیکل کاری را همانند یک موج سینوسی که در بالا دیده میشود، ترسیم کنیم. setpoint یا SV در وسط قرار دارد. با گذر زمان خروجی خاموش و یا روشن میشود. در روش کنترل ON/OFF  ما نمی توانیم دقیقا به مقدار Set-point Value رسیده و همانجا باقی بمانیم . در عمل مدام در اطراف نقطه SV نوسان خواهیم کرد.

اجازه بدهید یک جور دیگر آن را توضیح بدهیم

 

Control On Off

 

فرض کنید در حال رانندگی یک اتوموبیل هستید که تنها می توانید از  پدال های گاز کامل و ترمز کامل استفاده کنید. با فشار بر پدال گاز کامل به سمت جلو میرانید تا اینکه به تابلو STOP برسید، در خط تابلو STOP از پدال ترمز کامل استفاده می کنید. طبیعتا از تابلو STOP عبور خواهید کرد و در نهایت به طور کامل متوقف میشوید. می خواستید روی خط بایستید ولی حالا کمی جلوتر رفته اید. اکنون اتوموبیل را روی دنده عقب قرار دهید و پدال گاز کامل را فشار دهید تا به خط STOP برسید. در این لحظه پدال ترمز کامل را فشار دهید،. اتفاق دفعه قبل دوباره تکرار میشود و شما قادر به توقف در روی خط تابلوی STOP نخواهید شد. این پدیده چیزی مثل روش کنترل ON/OFF است.

اگر می خواستیم کمی این روش کنترل را بهبود ببخشیم می توانستیم یک هیسترزیس (hysteresis) تعیین کنیم. هیسترزیس یا Dead Band  در حقیقت محدوده ای است که در آن هیچ اتفاقی نمی افتد. این محدوده می تواند همان مسافتی که در هر دو سمت خط Stop جابجا شده ایم ، در نظر گرفته شود.

 

Control On Off with Deadband

 

در صورتی که نیاز داشته باشیم تا با دقت بیشتری در نقطه تابلو Stop توقف کنیم، می توانیم روش کنترل دیگری را معرفی کنیم. PID یک منطق کنترل مبتنی بر زمان است. در این روش به یک پریود  کنترل (CP) نگاه میشود و تعیین میگردد که گام بعدی چه چیزی باشد. برای مثال، در یک کاربرد کنترل دما، پریود زمانی کنترل 20 ثانیه خواهد بود. در یک کاربرد شیر سروو (Servo Valve)، این دوره زمانی می تواند 1 ثانیه باشد. در ادامه با استفاده از مثال اتومبیل ، نگاهی به هر کدام از روش های کنترل PID می اندازیم. لطفا در ادامه مطلب همراه ما باشید.

 

 

کنترل تناسبی  Proportional Control 

استفاده زیاد از این روش مقدار خطا را افزایش می دهد. هر چه که به نقطه ای نزدیک تر به set point برسیم، پریود کنترل (Control Period) برای یک دوره زمانی باید طولانی تر  در نظر گرفته شود.

 

Control Proportional

 

در مثال ما اتومبیل می تواند ترمز ها را با بکارگیری روش تناسبی به صورت زمان های بلند و بلند تر پیش از اینکه به خط تابلو Stop برسد، استفاده کند. اگر که از خط تابلو Stop عبور کرد، اتوموبیل باید متناسب با مسافتی که از خط عبور کرده، ترمز طولانی تری بگیرد. این کار را کنترل تناسبی می گویند و در صنعت پارامتر مربوط به آن را با حرف P نشان میدهند.

کنترل انتگرالی Integral Control

استفاده از روش کنترل تناسبی سبب میشود که همیشه در محدوده پایین تر از نقطه set point باشیم. بنابراین به روشی احتیاج داریم تا ما را بر روی setpoint واقعی قرار داد. اینجاست که از روش انتگرال گیری کمک میگیریم. نکته جالب توجه اینکه  روش کنترل PI یکی از رایج ترین روش های کنترل در صنعت به شمار می آید.

 

Control Intregral

 

برگردیم به همان مثال خودمان، اتوموبیل فوق دارد با دنبال کردن خطوط وسط در طول جاده طی مسیر می کند. اگر که فقط از کنترل تناسبی استفاده کنیم قطعا در خارج از جاده در میان چاله ها و یا نهرهای طرفین جاده به رانندگی ادامه خواهیم داد. کمک گرفتن از کنترل انتگرالی سبب می شود که در مسیر صحیح حرکت کنیم  و خودمان را نزدیک به خطوط وسط جاده باقی نگه داریم.

کنترل مشتقی Derivative Control

این حالت از کنترل به نرخ تغییرات توجه میکند و سیستم کنترل را طوری تطبیق میدهد تا ما را به Set Point بازگرداند. به خاطر داشته باشید که همه چیز به control period که یک بازه زمانی است، بستگی دارد. روش کنترل PI (تناسبی+انتگرالی) بر این واقعیت متکی است که در فرآیند کنترل همه چیز ثابت باقی بماند. پارامتر مشتق گیر D  زمانی به کمک می آید که در طول زمان، تفاوت هایی در شرایط به وجود بیاید.

 

Control Differential

 

در مثال کنترل اتومبیل،  همچنان که اتوموبیل از تپه بالا می رود و از آن پایین می آید، فانکشن مشتق گیر به طور پیوسته و مداوم تنظیم میشود. در زمانی که یک مسیر صاف و مسطح را رانندگی میکنیم، کنترل مشتقی کار زیادی انجام نمی دهد.

 

 

تصویری از کنترل کننده PID دما

با انتشار “یک یادداشت بامزه برای آشنایی با روش های کنترل روشن/خاموش و PID ” سعی کردیم تا بدون ذکر هیچ یک از مباحث تئوری کنترل PID و  فرمول های ریاضی آن، یک مثال کنترلی پایه را تشریح کنیم. امیدواریم این یادداشت در فهم بهتر سیستم های کنترل PID که قطعا دیر یا زود در حرفه شغلی تا با آن مواجه خواهید شد، مفید بوده باشد. اگر چنین است میتوانید این مطلب را با ذکر نام اتوماسیون زد برای دیگران بفرستید و ما را در انتشار آن یاری کنید.



منبع : اتوماسیون زد

نظرات() 

نویسندگان

لینکستان

نظرسنجی

    نظر شما درباره مطالب وبلاگ چیست؟





معرفی صفحه به دوستان

* نام شما

ایمیل شما *

ایمیل دوست شما *

ایمیل دوست دیگر شما


Up Page



ماشین حساب آنلاین مدارات LED
ولتاژ منبع

ولتاژ دیود

جریان دیود (میلی آمپر)

تعداد LED

فرم عضویت
نام شما :
نام کاربری :
ایمیل :
کلمه عبور :
تکرار کلمه عبور :
Powered By :hamedmax73
نام کاربری :
کلمه عبور :
Powered By :hamedmax73
  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Website Traffic | Buy Targeted Website Traffic