नियंत्रकहरूका प्रकारहरू | अनुपाती समाकल र व्युत्पन्न नियंत्रकहरू

फील्ड: मूलभूत विद्युत

China

कन्ट्रोलर क्या है?

नियंत्रण प्रणाली में, कन्ट्रोलर एक तंत्र है जो सिस्टम के वास्तविक मूल्य (यानी प्रक्रिया चर) और सिस्टम के अभीष्ट मूल्य (यानी सेटपॉइंट) के बीच के अंतर को न्यूनतम करने की कोशिश करता है। कन्ट्रोलर नियंत्रण इंजीनियरिंग का एक मौलिक भाग है और सभी जटिल नियंत्रण प्रणालियों में इसका उपयोग किया जाता है।

हम आपको विभिन्न कन्ट्रोलरों की विस्तार से पेश करने से पहले, नियंत्रण प्रणाली सिद्धांत में कन्ट्रोलरों के उपयोगों को जानना आवश्यक है। कन्ट्रोलरों के महत्वपूर्ण उपयोग निम्नलिखित हैं:

कन्ट्रोलर स्थिर-अवस्था त्रुटि को कम करके स्थिर-अवस्था सटीकता में सुधार करते हैं।
जैसे-जैसे स्थिर-अवस्था सटीकता में सुधार होता है, स्थिरता भी सुधार होती है।
कन्ट्रोलर सिस्टम द्वारा उत्पन्न अवांछित ऑफसेट को कम करने में मदद करते हैं।
कन्ट्रोलर सिस्टम के अधिकतम ओवरशूट को नियंत्रित कर सकते हैं।
कन्ट्रोलर सिस्टम द्वारा उत्पन्न शोर सिग्नल को कम करने में मदद कर सकते हैं।
कन्ट्रोलर ओवरडाम्प्ड सिस्टम की धीमी प्रतिक्रिया को तेज करने में मदद कर सकते हैं।

इन कन्ट्रोलरों के विभिन्न प्रकार औद्योगिक और ऑटोमोबाइल उपकरणों जैसे प्रोग्रामेबल लॉजिक कन्ट्रोलर और SCADA प्रणालियों में कोडीकृत हैं। विभिन्न प्रकार के कन्ट्रोलरों का विस्तार से विवेचन नीचे किया गया है।

कन्ट्रोलरों के प्रकार

कन्ट्रोलरों के दो मुख्य प्रकार होते हैं: निरंतर कन्ट्रोलर और असंतत कन्ट्रोलर।

असंतत कन्ट्रोलरों में, नियंत्रित चर डिस्क्रीट मानों के बीच बदलता है। नियंत्रित चर कितने विभिन्न राज्यों को ग्रहण कर सकता है, इस पर निर्भर करके दो-स्थिति, तीन-स्थिति और बहु-स्थिति कन्ट्रोलरों के बीच एक अंतर किया जाता है।

निरंतर कन्ट्रोलरों की तुलना में, असंतत कन्ट्रोलर बहुत सरल, स्विचिंग अंतिम नियंत्रण तत्वों पर कार्य करते हैं।

निरंतर कन्ट्रोलरों की प्रमुख विशेषता यह है कि नियंत्रित चर (जिसे नियंत्रित चर भी कहा जाता है) कन्ट्रोलर की आउटपुट सीमा के भीतर किसी भी मान का हो सकता है।

अब निरंतर कन्ट्रोलर सिद्धांत में, पूरे नियंत्रण कार्य के लिए तीन मूल तरीके हैं, जो निम्नलिखित हैं:

समानुपातिक कन्ट्रोलर।
समाकलन नियंत्रकहरू.
डेरिवेटिभ नियंत्रकहरू.

यी मोडहरूको संयोजनलाई हामी आफ्नो प्रणालीलाई नियंत्रण गर्न र यसलाई सेटपॉइन्ट (वा जस्तै छोटो गर्न सकिन्छ) बराबर गर्न व्यवहार गर्छौं। यी तीन प्रकारका नियंत्रकहरू नयाँ नियंत्रकहरूमा संयोजन गरिन सकिन्छ:

अनुपातिक र समाकलन नियंत्रकहरू (PI नियंत्रक)
अनुपातिक र डेरिवेटिभ नियंत्रकहरू (PD नियंत्रक)
अनुपातिक समाकलन डेरिवेटिभ नियंत्रण (PID नियंत्रक)

अब हामी यी प्रत्येक नियंत्रण मोडहरूलाई विस्तार साथ चर्चा गर्नेछौं।

अनुपातिक नियंत्रकहरू

सबै नियंत्रकहरूको एउटा विशिष्ट उपयोगको मामला छ जसमा तिनीहरू अत्यधिक उपयुक्त छन्। हामी यस्तो कुनै प्रकारको नियंत्रकलाई कुनै प्रणालीमा राख्दा राम्रो परिणाम अपेक्षा गर्न सकिदैन - यहाँ निश्चित शर्तहरू भएको छन्। अनुपातिक नियंत्रकको लागि दुई शर्तहरू छन् र यी निम्न लेखिएको छन्:

विचलन ठूलो हुनुपर्दैन; यानी इनपुट र आउटपुट बीच ठूलो विचलन हुनुपर्दैन।
विचलन अचानक हुनुपर्दैन।

अब हामी अनुपातिक नियंत्रकहरूको विषयमा चर्चा गर्न सक्छौं, जसको नाम जस्तै अनुपातिक नियंत्रकमा आउटपुट (यसलाई अभिकारी सिग्नल पनि भनिन्छ) त्रुटि सिग्नलको अनुपातिक छ। अब अनुपातिक नियंत्रकलाई गणितीय रूपमा विश्लेषण गरौं। जस्तै हामी जान्छौं अनुपातिक नियंत्रकमा आउटपुट त्रुटि सिग्नलको अनुपातिक छ, यसलाई गणितीय रूपमा लेख्दा हामी पाउँछौं,

अनुपातिकता चिन्हहरूलाई हटाउँदा हामी पाउँछौं,

जहाँ Kp अनुपातिक स्थिरांक वा नियंत्रक लाभको रूपमा प्रयोग गरिन्छ।

यह सिफारिश गरिन्छ कि Kp को एकसे ठूलो राखिनुपर्छ। यदि Kp को मान एकसे ठूलो (>1) हुन्छ भने, त्यसले त्रुटि सिग्नललाई बढाउँछ र यसरी बढाइएको त्रुटि सिग्नललाई आसानीको लागि पत्ता लगाउन सकिन्छ।

अनुपाती नियंत्रकको फाइदेहरू

अब अनुपाती नियंत्रकको केही फाइदेहरू बारेमा चर्चा गरौं।

अनुपाती नियंत्रकले स्थिर अवस्था त्रुटिलाई कम गर्दछ, जसले प्रणालीलाई धेरै स्थिर बनाउँछ।
यी नियंत्रकहरूको मद्दतले ओभरडाम्प्ड प्रणालीको धेरै धिरै प्रतिक्रियालाई त्वरित बनाउन सकिन्छ।

अनुपाती नियंत्रकको दुर्फाइदेहरू

अब यी नियंत्रकहरूका केही गम्भीर दुर्फाइदेहरू छन् र यी निम्न लेखिएको छन्:

यी नियंत्रकहरूको उपस्थितिले प्रणालीमा केही ऑफसेटहरू दिइन्छ।
अनुपाती नियंत्रकहरूले प्रणालीको अधिकतम ओवरशूट बढाउँछन्।

अब, हामी एउटा अनौठो उदाहरणसँग अनुपाती नियंत्रक (P-नियंत्रक)लाई विवरणपूर्वक समझाउँछौं। यस उदाहरणले पाठकको 'स्थिरता' र 'स्थिर अवस्था त्रुटि' बारेमा ज्ञान बढाउँछ। फिगर-1 मा दिएको प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणालीलाई ध्यान दिनुहोस्

proportional controller error amplifier block diagram — फिगर-1: अनुपाती नियंत्रक सहित एक प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली

‘K’ लाई अनुपाती नियंत्रक (यसलाई त्रुटि एम्प्लिफायर पनि भनिन्छ) भनिन्छ। यस नियंत्रण प्रणालीको विशेषतासम्बन्धी समीकरण निम्न रूपमा लेखिएको छ:

s3+3s2+2s+K=0

यदि यस विशेषताको समीकरणमा रौथ-हर्विट्ज लगानी गरिने भएको हो भने, स्थिरताको लागि 'K' को परिसर ०<K<६ पाइन्छ। (यो अर्थ गर्दछ कि K>६ भएको प्रणाली अस्थिर हुनेछ; K=० भएको प्रणाली सीमात्मक रूपमा स्थिर हुनेछ)।

उपर्युक्त नियंत्रण प्रणालीको मूल लोकस चित्र-२ मा देखाएको छ

Root locus proportional controller time response — चित्र-२: चित्र-१ मा देखाएको प्रणालीको मूल लोकस, मूल लोकसले 'K' को मान कुन हुनुपर्छ भन्ने विचार दिन्छ

(तपाईंले बुझ्न सक्नुहुन्छ कि मूल लोकस खुला लूप ट्रान्सफर फंक्सन (G(s)H(s))को लागि आकार गरिएको छ, तर यो बन्द लूप ट्रान्सफर फंक्सनका ध्रुवहरू, यानी विशेषता समीकरणका मूल, यसको शून्य बारेमा विचार दिन्छ)।

मूल लोकसले 'K' को मान, यानी अनुपातिक नियंत्रकको गेन, डिजाइन गर्न मद्दत गर्छ। त्यसैले, प्रणाली (चित्र-१ मा) K= ०.२, १, ५.८ आदि जस्ता मानहरूको लागि स्थिर छ; तर हामी कुन मान चयन गर्नुपर्छ? हामी प्रत्येक मानलाई विश्लेषण गर्दछौं र तपाईंलाई नतिजाहरू देखाउँदछौं।

सारांशमा, तपाईंले बुझ्न सक्नुहुन्छ कि 'K' को उच्च मान (यानी, उदाहरणका लागि, K=५.८) स्थिरता घटाउनेछ (यो एक दुर्बलता हो) तर स्थिर अवस्था प्रदर्शन बढाउनेछ (यानी स्थिर अवस्था त्रुटि घटाउनेछ, यो एक लाभ हो)।

तपाईंले बुझ्न सक्नुहुन्छ कि

$K_p =\lim_{s\rightarrow 0}KG(s)H(s)$ , स्थिर अवस्था त्रुटि (ess)= $\frac{1}{1+K_p}$ (यो स्टेप इनपुटको अवस्थामा लागू हुन्छ)

$K_v =\lim_{s\rightarrow 0}sKG(s)H(s)$ , स्थिरावस्था त्रुटि (ess)= $\frac{1}{K_v}$ (यह रैंप इनपुट के मामले में लागू होता है)

$K_a =\lim_{s\rightarrow 0}s^2KG(s)H(s)$ , स्थिरावस्था त्रुटि (ess)= $\frac{1}{K_a}$ (यह परबोलिक इनपुट के मामले में लागू होता है)

देखा जा सकता है कि 'K' के उच्च मान के लिए Kp, Kv और Ka के मान ऊँचे होंगे और स्थिरावस्था त्रुटि कम होगी।

अब हम प्रत्येक मामले को लेंगे और परिणामों की व्याख्या करेंगे

1. K=0.2 पर

इस मामले में प्रणाली का विशेषता समीकरण s3+ 3s2+ 2s+0.2=0 है; इस समीकरण के मूल -2.088, -0.7909 और -0.1211 हैं; हम -2.088 को नज़रअंदाज कर सकते हैं (क्योंकि यह काल्पनिक अक्ष से दूर है)। शेष दो मूलों के आधार पर, इसे ओवरडाम्प्ड सिस्टम कहा जा सकता है (क्योंकि दोनों मूल वास्तविक और नकारात्मक हैं, कोई काल्पनिक भाग नहीं है)।

स्टेप इनपुट के विरुद्ध, इसका समय प्रतिक्रिया फिग-3 में दिखाया गया है। देखा जा सकता है कि प्रतिक्रिया में कोई दोलन नहीं है। (यदि मूल जटिल हों तो समय प्रतिक्रिया दोलन प्रदर्शित करती है)। ओवरडाम्प्ड सिस्टम का डैम्पिंग '1' से अधिक होता है

समय प्रतिक्रिया अतिसंचारी समानुपातिक नियन्त्रक — आकृति-३: प्रतिक्रिया में कोई दोलन नहीं है, यह एक अतिसंचारी प्रणाली की प्रतिक्रिया है

वर्तमान मामले में खुले लूप ट्रांसफर फंक्शन है $G(s)H(s)=\frac{0.2}{s(s+1)(s+2)}$

इसका गेन मार्जिन (GM)=29.5 dB, फेज मार्जिन (PM)=81.5°,

यह ध्यान देने योग्य है कि नियंत्रण प्रणाली के डिजाइनिंग में, अतिसंचारी प्रणालियाँ पसंद नहीं की जाती हैं। जड़ (बंद लूप ट्रांसफर फंक्शन के ध्रुव) के थोड़ा अधिक काल्पनिक भाग होना चाहिए।

अतिसंचारी मामले में, डेम्पिंग '1' से अधिक होता है, जबकि 0.8 के आसपास डेम्पिंग पसंद किया जाता है।

2. K=1 पर

इस मामले में प्रणाली का विशेषता समीकरण s3+ 3s2+ 2s+1=0; इस समीकरण के मूल -2.3247, -0.3376 ±j0.5623; हैं; हम -2.3247 को नजरअंदाज कर सकते हैं।

शेष दो मूलों के आधार पर, इसे एक अपसंचारी प्रणाली (जैसा कि दोनों मूल जटिल हैं और ऋणात्मक वास्तविक भाग हैं) के रूप में वर्णित किया जा सकता है। चरण इनपुट के विरुद्ध, इसकी समय प्रतिक्रिया आकृति-४ में दिखाई गई है।

समय प्रतिक्रिया अपसंचारी नियन्त्रक — आकृति-४: प्रतिक्रिया में दोलन है, यह एक अपसंचारी प्रणाली की प्रतिक्रिया है

यस स्थितिमा खुलाको लूप ट्रान्सफर फंक्सन छ $G(s)H(s)=\frac{1}{s(s+1)(s+2)}$

यसको गेन मार्जिन (GM)=15.6 dB, फेज मार्जिन (PM)=53.4°,

३. K=५.८ पर

किनभने ५.८ धेरै ६ को नजिक छ, त्यसैले तपाईं बुझ्न सक्नुहुन्छ कि प्रणाली स्थिर छ, तर देखि अस्थिरताको बाटोमा छ। तपाईं यसको विशेषताको समीकरणको मूलहरू पाउन सक्नुहुन्छ।

एक मूललाई उपेक्षा गर्न सकिन्छ, बाँकी दुई मूलहरू आइमैजिनरी अक्षको नजिक हुनेछन्। (यसको विशेषताको समीकरणको मूलहरू -२.९८१६, -०.००९२±j1.३९ हुनेछन्)। चरण इनपुटको विरुद्ध, यसको समय प्रतिक्रिया चित्र-५ मा देखाएको छ।

Transient response underdamped controller — चित्र-५: प्रतिक्रियामा दोलनहरू छन्, यो अपर्याप्त डाम्प्ड प्रणालीको प्रतिक्रिया हो (चित्र-४ मा देखाएको प्रतिक्रिया पनि अपर्याप्त डाम्प्ड प्रणालीको हो)

यस स्थितिमा खुलाको लूप ट्रान्सफर फंक्सन छ $G(s)H(s)=\frac{5.8}{s(s+1)(s+2)}$

यसको गेन मार्जिन=0.294 db, फेज मार्जिन =0.919°

पहिल्याको मापदण्डहरूको तुलनामा, GM र PM धेरै कम भएको देखिन सकिन्छ। किनभने प्रणाली अस्थिरताको नजिक छ, त्यसैले GM र PM पनि शून्य मानको नजिक छन्।

अविभाज्य नियंत्रक

नाम जस्तै देखाउँछ, अविभाज्य नियंत्रकमा निकास (यसलाई अभिकर्षक सिग्नल पनि भनिन्छ) त्रुटि सिग्नलको अविभाज्य सँग निरक्षर छ। अब आइयो अविभाज्य नियंत्रकलाई गणितीय रूपमा विश्लेषण गरौं।

जस्तै आमरूहुन एक संकलित नियामकमा निकासी त्रुटि सिग्नलको संकलनसँग सीधा अनुपातिक हुन्छ, यसलाई गणितीय रूपमा लेख्दा हामी पाउँछौं,

अनुपातिकता को चिन्ह हटाउँदा हामी पाउँछौं,

यहाँ Ki एक संकलित स्थिरांक हो जसलाई नियामक लाभ र नाम दिइन्छ। संकलित नियामकलाई रिसेट नियामक पनि भनिन्छ।

संकलित नियामकको फाइदा

उनीहरूको विशेष क्षमताको कारण, संकलित नियामकहरू डिस्टर्बन्स पछि नियन्त्रित चललाई ठिक निर्धारित बिन्दुमा फर्किन सक्छन् जसकाले यीहरूलाई रिसेट नियामक भनिन्छ।

संकलित नियामकको हानिकारकता

यसले निकासित त्रुटिको प्रति धीरे धीरे प्रतिक्रिया दिन्छ भने प्रणालीलाई अस्थिर बनाउँछ।

डेरिवेटिव नियामकहरू

हामी कभै पनि डेरिवेटिव नियामकहरू अकेला प्रयोग गर्दैन। यसको केही हानिकारकताको कारण यसलाई अन्य नियामक मोडहरूको संयोजनसँग प्रयोग गर्नुपर्छ जसको तल लेखिएको छ:

यसले स्थिर अवस्था त्रुटिलाई कभै बढाउँदैन।
यसले प्रणालीमा उत्पन्न भएका शब्दको आवृत्ति र शोर बढाउँदछ।

अब, नामको अनुसार डेरिवेटिव नियामकमा निकासी (यसलाई अभिकारी सिग्नल पनि भनिन्छ) त्रुटि सिग्नलको डेरिवेटिवसँग सीधा अनुपातिक हुन्छ।

अब आइए गणितीय रूपमा डेरिवेटिव नियामकलाई विश्लेषण गरौं। जस्तै आमरूहुन डेरिवेटिव नियामकमा निकासी त्रुटि सिग्नलको डेरिवेटिवसँग सीधा अनुपातिक हुन्छ, यसलाई गणितीय रूपमा लेख्दा हामी पाउँछौं,

अनुपातिकता के चिह्न को हटाकर हम प्राप्त करते हैं,

जहाँ, Kd एक अनुपातिक स्थिरांक है जो नियंत्रक लाभ के रूप में भी जाना जाता है। डेरिवेटिव नियंत्रक को दर नियंत्रक के रूप में भी जाना जाता है।

डेरिवेटिव नियंत्रक के फाइदे

डेरिवेटिव नियंत्रक का प्रमुख फायदा यह है कि यह प्रणाली के अस्थायी प्रतिक्रिया को सुधारता है।

अनुपातिक और समाकलन नियंत्रक

नाम से स्पष्ट है, यह अनुपातिक और समाकलन नियंत्रक का संयोजन है, जिसमें आउटपुट (जिसे अभिकर्षण सिग्नल भी कहा जाता है) त्रुटि सिग्नल के अनुपातिक और समाकलन के योग के बराबर होता है।

अब आइए हम गणितीय रूप से अनुपातिक और समाकलन नियंत्रक का विश्लेषण करें।

जैसा कि हम जानते हैं, अनुपातिक और समाकलन नियंत्रक में आउटपुट त्रुटि के अनुपातिक और समाकलन के योग के अनुपातिक होता है, इसे गणितीय रूप में लिखने पर हम प्राप्त करते हैं,

अनुपातिकता के चिह्न को हटाकर हम प्राप्त करते हैं,

जहाँ, Ki और kp क्रमशः समाकलन और अनुपातिक स्थिरांक हैं।

फायदे और नुकसान अनुपातिक और समाकलन नियंत्रकों के फायदों और नुकसानों का संयोजन हैं।

PI नियंत्रक के माध्यम से, हम मूल (origin) पर एक पोल और मूल से दूर (समिश्र तल के बाएं हाथ की ओर) कहीं एक जीरो जोड़ रहे हैं।

क्यूंकि स्तंभ मूल बिंदुमा छ, यसको प्रभाव अधिक हुनेछ, यसकारण PI नियंत्रक स्थिरता घटाउन सक्छ; तर यसको मुख्य फाइदा यो हो कि यो स्थिर-अवस्था त्रुटी धेरै घटाउँछ, यसकारण यो सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिने नियंत्रकहरू मध्ये एक हो।

PI नियंत्रकको आरेख चित्र-6 मा देखाइएको छ। चरण इनपुटको लागि, K=5.8, Ki=0.2 को मानको लागि, यसको समय प्रतिक्रिया, चित्र-7 मा देखाइएको छ। K=5.8 (P-नियंत्रकको रूपमा, यो अस्थिरताको किनारमा थियो, त्यसैले अविभाज्य भागको छोटो मान थप्दा, यो अस्थिर हुन गयो।

कृपया ध्यान दिनुहोस्, अविभाज्य भाग स्थिरता घटाउँछ, यो यसको अर्थ यो हो दिनुहोस् नेपाली यो प्रणाली सधैं अस्थिर हुनेछ। यस विशिष्ट मामलामा, हामीले अविभाज्य भाग थपेको छ र प्रणाली अस्थिर भयो)।

Integral Controller time response — चित्र-6: PI नियंत्रकसँगको बन्द सिर्किट नियन्त्रण प्रणाली

Integral controller response — चित्र-7: चित्र-6 मा देखाइएको प्रणालीको प्रतिक्रिया, K=5.8, Ki=0.2

अनुपातिक र डेरिवेटिव नियंत्रक

नामले व्यक्त गर्दछ कि यो अनुपातिक र डेरिवेटिव नियंत्रकको संयोजन हो, निकासी (यसलाई अभिकारी सिग्नल पनि भनिन्छ) त्रुटि सिग्नलको अनुपातिक र डेरिवेटिवको योगफलको बराबर हुन्छ। अब आइयो गणितीय रूपमा अनुपातिक र डेरिवेटिव नियंत्रकलाई विश्लेषण गरौं।

जस्तै अनुपातिक र डेरिवेटिव नियंत्रकमा निकासी त्रुटिको अनुपात र त्रुटि सिग्नलको विभेदनको योगफलको सिधा अनुपातिक हुन्छ, यसलाई गणितीय रूपमा लेख्दा हामी,

अनुपातिकता चिन्ह निकाल्दा हामी,

यहाँ, Kd र Kp क्रमशः अनुपाती स्थिरांक र डेरिवेटिव स्थिरांक हुन्। लाभ र हानि प्रत्येक अनुपाती र डेरिवेटिव नियंत्रकको लाभ र हानिको संयोजन हुन्।

पाठकहरूले ध्यान दिनुपर्छ कि खुला लूप ट्रान्सफर फंक्शनमा 'शून्य' उचित स्थानमा थप्ने द्वारा स्थिरता बढाइन्छ, जबकि खुला लूप ट्रान्सफर फंक्शनमा पोल थप्ने द्वारा स्थिरता घटाउन सक्छ।

उपरोक्त वाक्यमा "उचित स्थान" शब्दहरू धेरै महत्वपूर्ण छन् र यसलाई नियंत्रण प्रणालीको डिजाइन (यानी दोनै शून्य र पोल उचित बिन्दुमा जटिल तलमा थपिनुपर्छ यससँग आवश्यक परिणाम प्राप्त गर्न) भनिन्छ।

PD नियंत्रक थप्ने खुला लूप ट्रान्सफर फंक्शन [G(s)H(s)] मा शून्य थप्ने जस्तै हुन्छ। PD नियंत्रकको चित्र Fig-8 मा देखाएको छ।

अनुपाती डेरिवेटिव नियंत्रक — Figure-8: PD नियंत्रक सहित बन्द लूप नियंत्रण प्रणाली

यस स्थितिमा, हामीले K=5.8, Td=0.5 लिएको छौं। यसको समय प्रतिक्रिया, स्टेप इनपुटको विरुद्ध, Fig-9 मा देखाएको छ। तपाईंले Fig-9 र Fig-5 तुलना गर्न सक्नुहुन्छ र P-नियंत्रकमा डेरिवेटिव भाग थप्ने प्रभावलाई बुझ्न सक्नुहुन्छ।

अनुपाती डेरिवेटिव नियंत्रक समय प्रतिक्रिया — Figure-9: Figure-8 मा देखाएको प्रणालीको प्रतिक्रिया, K=5.8, Td=0.5

PD नियंत्रकको ट्रान्सफर फंक्शन K+Tds वा Td(s+K/Td) हुन्छ; त्यसैले हामीले -K/Td मा एक शून्य थपेको छौं। 'K' वा 'Td' को मान नियन्त्रण गर्दा, 'शून्य' को स्थान निर्धारण गरिन सकिन्छ।

यदि 'शून्य' काल्पनिक अक्षबाट धेरै दूर छ, त्यसको प्रभाव घट्नेछ; यदि 'शून्य' काल्पनिक अक्षमा (वा काल्पनिक अक्षबाट धेरै नजिक) छ, त्यो स्वीकार्य नहुन्छ (रूट लोकस सामान्यतया 'पोल' बाट सुरु गर्दछ र 'शून्य' मा समाप्त गर्दछ, डिजाइनरको लक्ष्य सामान्यतया रूट लोकस काल्पनिक अक्षको दिशा नगर्न, यसले 'शून्य' काल्पनिक अक्षबाट धेरै नजिक अस्वीकार्य बनाउँछ, त्यसैले 'शून्य' को मध्यम स्थिति राखिनुपर्छ)

सामान्यतया, PD नियंत्रक अनुप्रयोगी प्रदर्शनलाई सुधार गर्छ र PI नियंत्रक नियंत्रण प्रणालीको स्थिर अवस्था प्रदर्शनलाई सुधार गर्छ।

अनुपाती जोडै इन्टिग्रल जोडै डेरिवेटिभ नियंत्रक (PID नियंत्रक)

PID नियंत्रक सामान्यतया औद्योगिक नियंत्रण अनुप्रयोगमा ताप, प्रवाह, दबाव, गति र अन्य प्रक्रिया चर नियंत्रण गर्न प्रयोग गरिन्छ।

PID Controller, Proportional integral derivative controller — आंकडा-10: PID नियंत्रकसँग बन्द लूप नियंत्रण प्रणाली

PID नियंत्रकको ट्रान्सफर फंक्शन यस प्रकार पाइन सकिन्छ:

$Tds+K+\frac{Ki}{s}$ वा $\frac{Tds^2+Ks+ Ki }{s}$

यहाँ एउटा पोल मूलमा निश्चित छ, बाकी पैरामिटरहरू Td, K, र Ki दुई जीरोहरूको स्थिति निर्धारण गर्छन्।

यस गएको मामलामा, हामी आवश्यकतामाथि दुई जटिल जीरोहरू वा दुई वास्तविक जीरोहरू राख्न सक्छौं, यसैले PID नियंत्रक उत्तम ट्यूनिङ प्रदान गर्छ। भूतकालमा, PI नियंत्रक नियंत्रण अभियान्त्रिहरूको लागि एक उत्तम विकल्प थियो, किनभने PID नियंत्रकको डिजाइन (पैरामिटरहरूको ट्यूनिङ) थोरै जटिल थियो, तर आजकल, सफ्टवेयरको विकासले PID नियंत्रकहरूको डिजाइन आसान गरेको छ।

चरणात्मक इनपुटका लागि, K=5.8, Ki=0.2, र Td=0.5 को मानले, यसको समय प्रतिक्रिया, आंकडा-11 मा देखाइएको छ। आंकडा-11 र आंकडा-9 (हामीले यस्तो मान लिएका छौं जसले सबै समय प्रतिक्रियाहरूको तुलना गर्न सकिन्छ) तुलना गर्नुहोस्।

PID नियंत्रकको समय प्रतिक्रिया — आकृति-११: आकृति-१० मा देखाएको प्रणालीको प्रतिक्रिया, K=5.8, Td=0.5, Ki=0.2 रहेको

PID नियंत्रक डिजाइन गर्नका लागि सामान्य दिशानिर्देश

जब तपाईंले कुनै दिइएको प्रणालीको लागि PID नियंत्रक डिजाइन गर्दछौं, विकल्पको अभिलाषित प्रतिक्रिया प्राप्त गर्नका लागि सामान्य दिशानिर्देश निम्न छन्:

बन्द चक्र ट्रान्सफर फंक्शनको अस्थिर प्रतिक्रिया प्राप्त गर्नुहोस् र उन्मुख गर्नुपर्ने कुराहरू निर्धारण गर्नुहोस्।
अनुपातिक नियंत्रक थप्नुहोस्, Routh-Hurwitz वा उपयुक्त सफ्टवेयर द्वारा 'K'को मान डिजाइन गर्नुहोस्।
स्थिर अवस्था त्रुटी घटाउनको लागि इन्टिग्रल भाग थप्नुहोस्।
डेम्पिङ बढाउनको लागि डेरिवेटिव भाग थप्नुहोस् (डेम्पिङ ०.६-०.९ बीच हुनुपर्छ)। डेरिवेटिव भाग ओवरशूट र अस्थिर समय घटाउनेछ।
MATLAB मा उपलब्ध Sisotool उपयुक्त ट्यूनिङ र अभिलाषित समग्र प्रतिक्रिया प्राप्त गर्नका लागि पनि प्रयोग गरिन सकिन्छ।
ध्यान दिन, पैरामिटरहरूको ट्यूनिङ (नियन्त्रण प्रणालीको डिजाइन)को उपरोक्त चरणहरू सामान्य दिशानिर्देशहरू हुन्। नियन्त्रक डिजाइन गर्नका लागि कुनै निश्चित चरणहरू छैन।

फजी लजिक नियंत्रकहरू

फजी लजिक नियंत्रकहरू (FLC) उच्च रूपमा गैर-रैखिक प्रणालीहरूमा प्रयोग गरिन्छ। सामान्यतया धेरै भौतिक प्रणाली / विद्युत प्रणाली उच्च रूपमा गैर-रैखिक हुन्छन्। यस कारणले, फजी लजिक नियंत्रकहरू अनुसन्धानकर्ताहरूको लागि एक राम्रो विकल्प हुन्छ।

फजी लजिक नियंत्रकमा यथार्थ गणितीय मॉडेल आवश्यक छैन। यो गत अनुभव आधारित इनपुटहरूमा काम गर्छ, गैर-रैखिकताहरू सँग सम्झौता गर्छ र अन्य अधिकांश गैर-रैखिक नियंत्रकहरू भन्दा बढी अस्थिरता से अवलोकन गर्न सक्छ।

फजी लजिक नियंत्रक फजी सेटहरूमा आधारित छ, यानी वस्तुहरूको वर्गहरू जहाँ सदस्यता र गैर-सदस्यतामा परिवर्तन धीरे-धीरे गरिन्छ, तिर्यक रूपमा नहीं।

हालको विकासमा, फजी लजिक नियंत्रक जटिल, गैर-रैखिक, वा अपरिभाषित प्रणालीहरूमा अन्य नियंत्रकहरू भन्दा बढी उत्कृष्ट प्रदर्शन गरेको छ, जहाँ अच्छो व्यावहारिक ज्ञान छ। त्यसैले, फजी सेटको सीमाहरू अस्पष्ट र अनिश्चित हुन सक्छ, जुन अनुमानित मॉडेलहरूको लागि उपयोगी छन्।

फजी नियंत्रक संश्लेषण प्रक्रियाको महत्वपूर्ण चरण गत अनुभव वा व्यावहारिक ज्ञान आधारित इनपुट र आउटपुट वेरिएबलहरू परिभाषित गर्नुहोस्।

यो नियंत्रकको अपेक्षित कार्यको अनुसार गरिन्छ। ती वेरिएबलहरू चयन गर्नका लागि कुनै सामान्य नियमहरू छैन, तर आमतौरले चयन गरिने वेरिएबलहरू नियन्त्रित प्रणालीको अवस्थाहरू, उनीहरूको त्रुटी, त्रुटी विकास, र त्रुटी संचयन हुन्छन्।

थप्पणी: मूल लेखकको सम्मान गर्नुहोस्, राम्रो लेखहरू साझा गर्ने योग्य छन्, यदि कोई उल्लंघन छ भने कृपया हटाउन सम्पर्क गर्नुहोस्।

लेखकलाई टिप दिनुहोस् र प्रोत्साहन दिनुहोस्

विषयहरू:

विद्युत प्रणालीहरू

नियंत्रण प्रणाली

विशेषज्ञहरूको बारेमा

Electrical4u

China