چه کنترل‌کننده انتگرالی است

چه کنترل‌گر انتگرالی است؟

تعریف کنترل‌گر انتگرالی

کنترل‌گر انتگرالی یکی دیگر از الگوریتم‌های کنترل پایه در سیستم‌های کنترل خودکار است که معمولاً با حرف "I" نشان داده می‌شود. کنترل‌گر انتگرالی با تجمع سیگنال‌های خطا، خروجی کنترل‌گر را تنظیم می‌کند تا خطاهای حالت پایدار در سیستم را حذف کند.

اصول پایه

ایده پایه کنترل‌گر انتگرالی این است که طی فرآیند کنترل، سیگنال‌های خطا تجمع می‌یابند و از نتایج تجمعی برای تنظیم خروجی کنترل‌گر استفاده می‌شود.

u(t) سیگنال خروجی کنترل‌گر است.

Ki یک ضریب انتگرال است که میزان تقویت خروجی سیگنال به تجمع خطاهای را تعیین می‌کند.

e(t) سیگنال خطا است که به صورت e(t)=r(t)−y(t) تعریف می‌شود، جایی که r(t) مقدار تنظیم شده و y(t) مقدار اندازه‌گیری شده واقعی است.

خروجی کنترل‌گر

خروجی کنترل‌گر انتگرالی می‌تواند به صورت زیر بیان شود:

Ki در اینجا یک ثابت است که می‌تواند برای تغییر سرعت و قدرت پاسخ کنترل‌گر به تجمع خطاهای تنظیم شود.

مزایا

• حذف خطای حالت پایدار: کنترل‌گر انتگرالی می‌تواند خطای حالت پایدار در سیستم را حذف کند تا سیستم در نهایت در مقدار تنظیم شده پایدار شود.

• بهبود دقت: با تجمع سیگنال‌های خطا، دقت کنترل سیستم می‌تواند بهبود یابد.

نقایص

• پاسخ آهسته: به دلیل نیاز به تجمع سیگنال‌های خطا، سرعت پاسخ کنترل‌گر انتگرالی آهسته است.

• افزایش بیش از حد: اگر ضریب انتگرال به درستی انتخاب نشود، ممکن است منجر به افزایش بیش از حد سیستم شود.

• مشکلات پایداری: کنترل‌گرهای انتگرالی می‌توانند سیستم را ناپایدار کنند، به ویژه در حضور نویز با فرکانس بالا.

کاربردها

• سیستم کنترل دما: توان گرم‌کن با تجمع خطاهای دما تنظیم می‌شود تا در نهایت دما در مقدار تنظیم شده پایدار شود.

• سیستم کنترل جریان: بازشدن شیر با تجمع خطاهای جریان تنظیم می‌شود تا جریان در مقدار تنظیم شده پایدار شود.

• سیستم کنترل فشار: خروجی پمپ با تجمع خطاهای فشار تنظیم می‌شود تا فشار در لوله در مقدار تنظیم شده پایدار شود.

• سیستم کنترل موتور: با تجمع خطاهای سرعت موتور، خروجی موتور تنظیم می‌شود تا سرعت موتور در مقدار تنظیم شده پایدار شود.