آموزش اصول کنترل و PID ها

در این بخش می توانید به بحث و گفتگو در مورد صنعت، قرار دادن کتب آموزشی یا انتشار محتوای آموزشی تولید شده توسط خودتان بپردازید
آواتار کاربر
mahdi.faani
مدیر انجمن
مدیر انجمن
پست: 99
تاریخ عضویت: 14 می 2023, 14:39
محل اقامت: Tehran
تماس:

کنترل کننده PID و روش های تنظیم آن

پست توسط mahdi.faani »

کنترلر PID چیست؟

تا اینجا با خواص و ساختار سه عنصر سازنده این کنترلر آشنا شدیم.
حال باید بدانیم این عناصر را با چه ترکیبی کنار هم بچینینم تا دقیقا رفتاری که مد نظر ما است در خروجی ظاهر شود.

سوال: تعداد حالت های ممکن طراحی یک کنترلر از خانواده PID چند تاست؟
پاسخ: 6 نوع

سوال: از کجا بدانیم برای چه کاری کدام یک از این 6 حالت را انتخاب کنیم؟
پاسخ: این 6 حالت روی کاغذ ممکن هستند و در عمل برخی از حالات اصلا استفاده نمیشود.

حالات غیر معمول کدام اند:
از کنترلر I و D معمولا به تنهایی استفاده نمیشود.(چرا؟)
حالت دیگری هم هست که از ترکیب P و D حاصل میشود: PD. این نوع نیز به ندرت استفاده میشود و در کاربردهای معمول استفاده ای ندارد.

در نهایت با سه حالت روبرو هستیم: P و PI و PID

با کنترلر P قبلا آشنا شدیم:

تصویر


از طرفی بلاک های سازنده PID و خصوصیات هر کدام را می شناسیم. سه بلاک P ، I و D

پاسخ کنترلر PI را مشاهده کنید:

تصویر

در نهایت پاسخ کنترلر PD را مشاهده کنید (DER_N<8):

تصویر


تنها در صورتی از یکی از سه حالت قبل استفاده میکنیم که نقاط ضعف یکی از این بلاک ها سیستم را به ناپایداری نزدیک نکند. یعنی در واقع با ترکیب این ها قصد داریم کاری کنیم که نقاط ضعف هرکدام را پوشش دهیم و در کل ساختار یک کنترلر مناسب برای کاربرد مدنظرمان بدست بیاریم.

جهت ساخت یک PID از سه عنصر سازنده آن چندین توپولوژی وجود دارد : موازی ، انتگرال گیر در مسیر خطا ، مشتق گیر در مسیر خروجی و PID با اثر متقابل.

4 نوع ترکیب متفاوت که باز هرکدام از آن ها معایب و مزایایی دارند. در گذشته به خاطر محدودیت در ساخت مدارات (نیوماتیکی یا الکترونیکی) از ساختار موازی استفاده نمی شد. اما امروزه با توسعه پردازنده های دیجیتال این امکان به سادگی فراهم شدهد است. PID های INTELART از ساختار موازی برای ترکیب اجزای سه گانه بهره می برند.

ترکیب موازی:
در این توپولوژی تمام سیگنال های خروجی از هر کدام از بلاک ها با جمع میشوند و یک سیگنال کنترلی تولید میکنند. این سیگنال همان است که باید به محرک ارسال شود.(محرک چیست؟ در پستای قبل توضیح داده شده است )

یک شماتیک از ترکیب موازی مشاهده کنید:

تصویر

سیگنال خطا که تولید شد وارد کنترلر میشود. به یک میزان به هر سه عنصر سازنده وارد شده و در نهایت خروجی هر سه عنصر با هم جمع میشوند.

با استفاده از P_SEL ، I_SEL ، ِD_SEL می توانید هر کدام از این اجزا را وارد مدار کنترل کنید.

پس الان میتوانیم یک معادله برای PID موازی بنویسیم:

تصویر


به معادله بالا دقت کنید:
چهار ضریب داریم : Kp و Ti و Td و DER_N

این چهارتا را به عنوان وزنه هایی در نظر بگیرید که میتوانند تعیین کنند که هر کدام از قسمت های P و I و D چقدر میتوانند تاثیر گذار باشند و تعیین کنند که خصوصیت کلی PID به سمت کدام بلاک نزدیک تر باشد.

مثلا فرض کنید که ضریب Ti=1 و Kp=2 و Td=0.1
اگه این کنترلر رو به یک سیستم وصل کنیم و بخوایم کنترلرش کنیم خروجی سیستم بسیار شبیه به حالتی خواهد بود که از یک کنترلر I استفاده کنیم. یعنی یک خروجی نوسانی و حتی در حالت تئوری احتمالا ناپایدار!

پس اینکه هر بلاک با چه وزنی کار کند اهمیت بسیاری دارد.

برای بدست آوردن وزن ها یا ضرایب مناسب PID میتوان از روش های Offline (که معمولا به داشتن پاسخ پله سیستم نیاز دارند) به نام زیگلر-نیکولز (اسم دو دانشمند) ، انتگرال مربع خطا ، انتگرال قدر مطلق خطا ، انتگرال قدر مطلق خطا همراه با تاثیر زمانی ، انتگرال مربع خطا همراه با تاثیر زمانی ، استفاده از نرم افزار DIGEST ، استفاده از نرم افزار MATLAB و سایر ابزارهای دیگر استفاده کرد.

منبع تصاویر: سیستم منوال PLCهای INTELART

برای اطلاعات بیشتر به راهنمای کاربری PLC های INTELART مراجعه بفرمایید
پیوست‌ها
Capture.PNG
(26.64 KiB) هنوز دانلود نشده
Capture.PNG
(27.02 KiB) هنوز دانلود نشده
Capture.PNG
(14.31 KiB) هنوز دانلود نشده
Capture.PNG
(41.03 KiB) هنوز دانلود نشده
Capture.PNG
(21.78 KiB) هنوز دانلود نشده
آموزش ارسال پست در انجمن : viewtopic.php?t=31
قوانین انجمن : viewtopic.php?t=23
آواتار کاربر
mahdi.faani
مدیر انجمن
مدیر انجمن
پست: 99
تاریخ عضویت: 14 می 2023, 14:39
محل اقامت: Tehran
تماس:

تنظیم Offline ضرایب PID

پست توسط mahdi.faani »

برای بدست آوردن ضرایب مناسب PID به صورت آفلاین و از روی داده های پاسخ پله همانطور که در پست قبل اشاره شد، راه های متفاوتی جود دارد.
در این ویدیو 15 دقیقه ای (به همراه دیتا و نرم افزار) می توانید چگونگی کار با برخی این ابزارها را ببینید و پاسخ سیستم به ازای تغییرات ضرایب را بررسی کنید.

دانلود

برای بهبود رفتار کنترلر گاهی نیاز به تنظیم ضرایب به صورت دستی هست. در خصوص تاثیر افزایش هرکدام از ضرایب PID بر روی رفتار سیستم ، جدول زیر را مشاهده کنید:

تصویر
پیوست‌ها
Asset 19.png
(77.69 KiB) هنوز دانلود نشده
آموزش ارسال پست در انجمن : viewtopic.php?t=31
قوانین انجمن : viewtopic.php?t=23
ارسال پست