కంట్రోలర్ల రకాలు | అనుపాత, సమగ్ర మరియు వివిధ కంట్రోలర్లు

ఫీల్డ్: ప్రాథమిక విద్యుత్‌కళా శాస్త్రం

China

ఎందుకు కంట్రోలర్

నియంత్రణ వ్యవస్థలో, కంట్రోలర్ ఒక మెకనిజం అయినది. ఇది వాస్తవ విలువ (ప్రాసెస్ వేరియబుల్) మరియు ఆకాంక్షించే విలువ (సెట్పాయింట్) మధ్య వ్యత్యాసాన్ని తగ్గించడానికి దాదాపు చేస్తుంది. కంట్రోలర్లు నియంత్రణ అభిప్రాయశాఖలో ముఖ్యమైన భాగం మరియు అన్ని సంక్లిష్ట నియంత్రణ వ్యవస్థలలో ఉపయోగించబడతాయి.

వివిధ కంట్రోలర్లను విశేషంగా మీకు పరిచయం చేయడం ముందు, నియంత్రణ వ్యవస్థల సిద్ధాంతంలో కంట్రోలర్ల ఉపయోగాలను తెలుసుకోవడం అవసరం. కంట్రోలర్ల ప్రముఖ ఉపయోగాలు:

కంట్రోలర్లు స్థిరావస్థ సరైకట్టను సాధారణ స్థిరావస్థ తప్పును తగ్గించడం ద్వారా మెరుగుపరుస్తాయి.
స్థిరావస్థ సరైకట్టన మెరుగుపరించే అంటే స్థిరత కూడా మెరుగుపరుస్తుంది.
కంట్రోలర్లు వ్యవస్థ ద్వారా ఉత్పత్తించబడే అనుకూలం విచలనాలను తగ్గించడంలో సహాయపడతాయి.
కంట్రోలర్లు వ్యవస్థ యొక్క గరిష్ఠ ఓవర్షోట్‌ని నియంత్రించవచ్చు.
కంట్రోలర్లు వ్యవస్థ ద్వారా ఉత్పత్తించబడే శబ్దాల సంకేతాలను తగ్గించడంలో సహాయపడతాయి.
కంట్రోలర్లు ఓవర్డాంప్డ్ వ్యవస్థ యొక్క నిర్ణాయక స్పందనను వేగంగా చేయడంలో సహాయపడతాయి.

ఈ వివిధ రకాల కంట్రోలర్లు ప్రోగ్రామబుల్ లాజిక్ కంట్రోలర్లు, SCADA వ్యవస్థలు వంటి ఔటోమోటివ్ పరికరాలలో కూడా ఉపయోగించబడతాయి. కంట్రోలర్ల వివిధ రకాలు క్రింద విశేషంగా చర్చ చేయబడతాయి.

కంట్రోలర్ల రకాలు

కంట్రోలర్ల రెండు ప్రధాన రకాలు ఉన్నాయి: నిరంతర కంట్రోలర్లు, మరియు అనిరంతర కంట్రోలర్లు.

అనిరంతర కంట్రోలర్లలో, మానిపులేటెడ్ వేరియబుల్ వివిధ విలువల మధ్య మారుతుంది. మానిపులేటెడ్ వేరియబుల్ ఎన్ని వివిధ స్థితులను స్వీకరించగలదో ఆ అనుసరించి రెండు స్థానాలు, మూడు స్థానాలు, మరియు ఎక్కడైనా స్థానాలు ఉన్న కంట్రోలర్ల మధ్య వేరు ఉంటుంది.

నిరంతర కంట్రోలర్ల కంటే, అనిరంతర కంట్రోలర్లు చాలా సరళమైన, స్విచింగ్ అంతిమ నియంత్రణ మూలకాలపై పని చేస్తాయి.

నిరంతర కంట్రోలర్ల ప్రధాన లక్షణం కంట్రోల్ చేసే వేరియబుల్ (మానిపులేటెడ్ వేరియబుల్ గా కూడా పిలువబడుతుంది) కంట్రోలర్ యొక్క ప్రదేశంలోని ఏదైనా విలువ కలిగి ఉంటుంది.

ఇప్పుడు నిరంతర కంట్రోలర్ సిద్ధాంతంలో, మొత్తం నియంత్రణ చర్య జరిగే మూడు ప్రాథమిక మోడ్లు ఉన్నాయి, అవి:

ప్రతిష్టాపన కంట్రోలర్లు.
సమగ్ర నియంత్రకాలు.
వికల్ప నియంత్రకాలు.

ఈ మోడ్లను కలిపి మన వ్యవస్థను నియంత్రించడం ద్వారా ప్రక్రియా వేరియబుల్ సెట్‌పాయింట్‌కు సమానం (లేదా అత్యంత దగ్గర) ఉండేటట్లు చేస్తాము. ఈ మూడు రకాల నియంత్రకాలను కలిపి కొత్త నియంత్రకాలను తయారు చేయవచ్చు:

సమానుపాత మరియు సమగ్ర నియంత్రకాలు (పీఐ నియంత్రక)
సమానుపాత మరియు వికల్ప నియంత్రకాలు (పీడీ నియంత్రక)
సమానుపాత సమగ్ర వికల్ప నియంత్రణ (పీఐడీ నియంత్రక)

ఇప్పుడు ఈ నియంత్రణ మోడ్లన్నింటిని కింది విధంగా వివరపరంగా చర్చ చేస్తాము.

సమానుపాత నియంత్రకాలు

అన్ని నియంత్రకాలు వాటికి అత్యంత సరిపడుతున్న వినియోగ కేసుకు ఉంటాయ్. మనం ఏదైనా వ్యవస్థకు ఏదైనా రకమైన నియంత్రకాన్ని చేర్చినప్పుడు మంచి ఫలితాన్ని ఎంచుకోలేము – చేర్చవలసిన చోట కొన్ని షరతులు ఉంటాయ్. ఒక సమానుపాత నియంత్రకం కోసం, ఇది రెండు షరతులు, ఇవి కింద రాయబడ్డాయి:

విచలనం పెద్దది కాదు; అంటే, ఇన్పుట్ మరియు ఆవృత్తి మధ్య పెద్ద విచలనం ఉండదు.
విచలనం అకస్మాత్ ఉండదు.

ఇప్పుడు మనం సమానుపాత నియంత్రకాలను చర్చ చేయగలం, పేరు ప్రకారం సమానుపాత నియంత్రకంలో ఆవృత్తి (ఇది అక్షమణ సంకేతం అని కూడా పిలుస్తారు) తప్పు సంకేతానికి సమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఇప్పుడు సమానుపాత నియంత్రకాన్ని గణితశాస్త్రంతో విశ్లేషిద్దాం. మనకు తెలిసినట్లు, సమానుపాత నియంత్రకంలో ఆవృత్తి తప్పు సంకేతానికి సమానుపాతంలో ఉంటుంది, ఇది గణితశాస్త్రంలో రాయండి,

సమానుపాత గుర్తును తొలగించండి, మనకు కింది విధంగా ఉంటుంది,

క్షమం Kp సమానుపాత స్థిరాంకం లేదా నియంత్రక గెయిన్.

అందుకే Kp విలువను యూనిటీ కంటే ఎక్కువగా ఉంచాలని సూచించబడుతుంది. Kp విలువ యూనిటీ కంటే ఎక్కువ (>1) అయినప్పుడు, దోష సంకేతాన్ని పెంచి తెరచుతుంది. అందువల్ల పెరిగిన దోష సంకేతాన్ని సులభంగా గుర్తించవచ్చు.

ప్రత్యేకతల నియంత్రణ యంత్రం యొక్క ప్రయోజనాలు

ఇప్పుడు ప్రత్యేకతల నియంత్రణ యంత్రం యొక్క చాలా ప్రయోజనాలను చర్చ చేద్దాం.

ప్రత్యేకతల నియంత్రణ యంత్రం స్థిరావస్థ దోషాన్ని తగ్గించుకుంది, అందువల్ల వ్యవస్థను చాలా స్థిరమైనదిగా చేస్తుంది.
ఈ నియంత్రణ యంత్రాల మద్దతుతో ఓవర్డాంప్డ్ వ్యవస్థ యొక్క చలనశీల స్పందనను వేగంగా చేయవచ్చు.

ప్రత్యేకతల నియంత్రణ యంత్రం యొక్క అప్రయోజనాలు

ఇప్పుడు ఈ నియంత్రణ యంత్రాలు యొక్క చాలా గమ్మని అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి, వాటిని ఈ క్రింద రాయబోతున్నాం:

ఈ నియంత్రణ యంత్రాల ఉనికితో వ్యవస్థలో కొన్ని విస్తృతులు (offsets) ఉంటాయి.
ప్రత్యేకతల నియంత్రణ యంత్రాలు వ్యవస్థ యొక్క గరిష్ఠ ఒకటి పైకి వెళ్లిపోవడాన్ని (maximum overshoot) పెంచుతాయి.

ఇప్పుడు, మనం ప్రత్యేకతల నియంత్రణ యంత్రం (P-నియంత్రణ యంత్రం) యొక్క ఒక విశేష ఉదాహరణను వివరిస్తాం. ఈ ఉదాహరణ పాత్రతో పాటు 'స్థిరత' మరియు 'స్థిరావస్థ దోషం' గురించి పాఠకుల జ్ఞానం పెరిగిపోతుంది. ఫిగర్-1 లో చూపిన ప్రతిక్రియా నియంత్రణ వ్యవస్థను పరిగణించండి

proportional controller error amplifier block diagram — ఫిగర్-1: ప్రత్యేకతల నియంత్రణ యంత్రం గల ప్రతిక్రియా నియంత్రణ వ్యవస్థ

'K' ని ప్రత్యేకతల నియంత్రణ యంత్రం (దోష విస్తరణ యంత్రం) అని పిలుస్తారు. ఈ నియంత్రణ వ్యవస్థ యొక్క లక్షణాంక సమీకరణాన్ని ఈ క్రింద రాయవచ్చు:

s3+3s2+2s+K=0

ఈ వ్యక్తిగత సమీకరణంలో రౌత్-హర్విట్ పద్ధతిని ఉపయోగించినట్లయితే, ఆపై నిలావులో 'K' కు అవగాహనా వ్యాప్తి 0<K<6 గా కనుగొనవచ్చు. (ఇది K>6 విలువలకు వ్యవస్థా అస్థిరం అవుతుందని, K=0 విలువకు వ్యవస్థా సరిపోయేందుకు అర్థం చేస్తుంది).

ముందు చేసిన నియంత్రణ వ్యవస్థా మూలాల స్థానం ఫిగర్-2 లో చూపబడింది

Root locus proportional controller time response — ఫిగర్-2: ఫిగర్-1 లో చూపిన వ్యవస్థా మూలాల స్థానం, మూలాల స్థానం 'K' కు ఏ విలువ ఉండాలో ఒక అభిప్రాయం ఇస్తుంది

(మీరు మూలాల స్థానం ఖాళీ లూప్ పరివర్తన ప్రమాణం G(s)H(s) కోసం గీచినట్లయితే, దాని ద్వారా మూలాల స్థానం మూలాల సమీకరణం యొక్క శూన్యాల గురించి ఒక అభిప్రాయం ఇస్తుంది, అనగా మూలాల సమీకరణం యొక్క శూన్యాలు).

మూలాల స్థానం 'K' విలువను, అనగా ప్రత్యక్ష నియంత్రణ వ్యవస్థా ప్రమాణం డిజైన్ చేయడంలో సహాయపడుతుంది). కాబట్టి, వ్యవస్థా (ఫిగర్-1 లో) K= 0.2, 1, 5.8 వంటి విలువలకు నిలావు ఉంటుంది; కానీ మనం ఏ విలువను ఎంచుకోవాలో చర్చ చేస్తాము. మనం ప్రతి విలువను విశ్లేషించి ఫలితాలను చూపిస్తాము.

సారాంశంగా, మీరు 'K' యొక్క ఎక్కువ విలువ (ఉదాహరణకు, K=5.8) నిలావను తగ్గించే అవకాశం ఉంటుంది (ఇది దోషం), కానీ స్థిరావస్థా ప్రదర్శనాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది (అనగా స్థిరావస్థా తప్పును తగ్గిస్తుంది, ఇది సుమార్థం).

మీరు అర్థం చేసుకోవచ్చు

$K_p =\lim_{s\rightarrow 0}KG(s)H(s)$ , స్థిరావస్థా తప్పు (ess)= $\frac{1}{1+K_p}$ (ఇది స్టెప్ ఇన్‌పుట్ కోసం అనుపరమైనది)

$K_v =\lim_{s\rightarrow 0}sKG(s)H(s)$ , స్థిరావస్థా తప్పు (ess)= $\frac{1}{K_v}$ (ఈ సందర్భంలో రాంప్ ఇన్‌పుట్ అనుయోయమయ్యేది)

$K_a =\lim_{s\rightarrow 0}s^2KG(s)H(s)$ , స్థిరావస్థా తప్పు (ess)= $\frac{1}{K_a}$ (ఈ సందర్భంలో పారబొలిక్ ఇన్‌పుట్ అనుయోయమయ్యేది)

'K' విలువ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, Kp, Kv మరియు Ka విలువలు ఎక్కువ అవుతాయి మరియు స్థిరావస్థా తప్పు తక్కువగా ఉంటుంది.

ఇప్పుడు ప్రతి సందర్భంను తీసుకుందాం మరియు ఫలితాలను వివరిద్దాం

1. K=0.2 వద్ద

ఈ సందర్భంలో వ్యవస్థ లక్షణ సమీకరణం s3+ 3s2+ 2s+0.2=0; ఈ సమీకరణం యొక్క మూలాలు -2.088, -0.7909 మరియు -0.1211; -2.088 ని (ఇది కల్పిత అక్షం నుండి దూరంలో ఉంది) మనం చూసుకోవచ్చు. మిగిలిన రెండు మూలాల ఆధారంగా, ఇది ఒక ఓవర్డాంప్డ్ వ్యవస్థ (ఎందుకంటే రెండు మూలాలు వాస్తవం మరియు ఋణాత్మకం, కల్పిత భాగం లేదు).

స్టెప్ ఇన్‌పుట్ వద్ద, ఇది ఫిగ్-3 లో చూపించబడింది. ఇది ఏ ఒక ఒప్పందం లేకుండా ఉందని గమనించవచ్చు. (మూలాలు కల్పితం అయితే సమయ ప్రతిసాధన ఒప్పందం చూపుతుంది). ఓవర్డాంప్డ్ వ్యవస్థ డాంపింగ్ '1' కంటే ఎక్కువ ఉంటుంది.

సమయ ప్రతికృతి అతిధారణంగా ఉన్న నిషేధక నియంత్రణదారుడికి — చిత్రం-3: ప్రతికృతిలో ఒక్కటీ దోలనలు లేవు, ఇది అతిధారణంగా ఉన్న వ్యవస్థా ప్రతికృతి

ప్రస్తుత వ్యవహారంలో తెరివైన లూపు రంగం అనుకూలం ఫంక్షన్ $G(s)H(s)=\frac{0.2}{s(s+1)(s+2)}$

దశాంశ మార్జిన్ (GM)=29.5 dB, కోణ మార్జిన్ (PM)=81.5°,

నియంత్రణ వ్యవస్థల డిజైన్‌లో అతిధారణంగా ఉన్న వ్యవస్థలను ఎంచుకోవటం సహాయకరం కాదు. రుణాంకాలు (ముందు లూపు రంగం అనుకూలం ఫంక్షన్ పోల్సు) కొద్దిగా కల్పిత భాగాలు ఉండాల్సిన విధంగా ఉండాలి.

అతిధారణంగా ఉన్న వ్యవస్థలో, ధారణం '1' కంటే ఎక్కువ, అంతేకుండా ధారణం 0.8 గా ఉండాలనుకుంటారు.

2. K=1 వద్ద

ఈ వ్యవహారంలో వ్యవస్థా వైశిష్ట్య సమీకరణం s3+ 3s2+ 2s+1=0; ఈ సమీకరణం యొక్క మూలాలు -2.3247, -0.3376 ±j0.5623; -2.3247 ను మరిచేసుకోవచ్చు.

మిగిలిన రెండు మూలాల ఆధారంగా, ఇది కొద్దిగా ధారణంగా ఉన్న వ్యవస్థ (ఎందుకంటే రెండు మూలాలు కల్పిత భాగాలు ఉంటాయి, రుణాంకాలు ఉంటాయి). స్టెప్ ఇన్పుట్ వద్ద, ఇది తెరివైన చిత్రం-4 లో చూపబడింది.

సమయ ప్రతికృతి కొద్దిగా ధారణంగా ఉన్న నియంత్రణదారుడికి — చిత్రం-4: ప్రతికృతిలో దోలనలు ఉన్నాయి, ఇది కొద్దిగా ధారణంగా ఉన్న వ్యవస్థా ప్రతికృతి

ప్రస్తుత విధానంలో ఓపెన్ లూప్ ట్రాన్స్‌ఫర్ ఫంక్షన్ $G(s)H(s)=\frac{1}{s(s+1)(s+2)}$

దశాంశ మార్జిన్ (GM)=15.6 dB, కోణ మార్జిన్ (PM)=53.4°,

3. K=5.8 వద్ద

5.8, 6 కు చాలా దగ్గరగా ఉంది, కాబట్టి వ్యవస్థ స్థిరమైనది అని మనం అర్థం చేయవచ్చు, కానీ దశాంశం ముఖంటికి చాలా దగ్గరగా ఉంది. మీరు దశాంశ సమీకరణం యొక్క రూట్లను కనుగొనవచ్చు.

ఒక రూట్ ఉపేక్షించవచ్చు, మిగిలిన రెండు రూట్లు కల్పిత అక్షం దగ్గరగా ఉంటాయ. (దశాంశ సమీకరణం యొక్క రూట్లు -2.9816, -0.0092±j1.39 అవుతాయి). స్టెప్ ఇన్‌పుట్ వ్యతిరేకంగా, దశాంశ సమయ ప్రతిసాధన ఫిగ్యూర్-5 లో చూపబడింది.

Transient response underdamped controller — ఫిగ్యూర్-5: ప్రతిసాధన దోలనలు కలిగివుంది, ఇది అంతరిక్త నియంత్రిత వ్యవస్థ యొక్క ప్రతిసాధన (ఫిగ్యూర్-4 లో గల ప్రతిసాధన కూడా అంతరిక్త నియంత్రిత వ్యవస్థకు చెందినది)

ప్రస్తుత విధానంలో ఓపెన్ లూప్ ట్రాన్స్‌ఫర్ ఫంక్షన్ $G(s)H(s)=\frac{5.8}{s(s+1)(s+2)}$

దశాంశ మార్జిన్=0.294 db, కోణ మార్జిన్ =0.919°

మునుపటి విధానాలతో పోల్చినప్పుడు, GM & PM చాలా తేలికగా తగ్గాయి. వ్యవస్థ అస్థిరతనికి చాలా దగ్గరగా ఉంటే, కాబట్టి GM & PM కూడా సున్నా విలువకు చాలా దగ్గరగా ఉంటాయి.

ఇంటిగ్రల్ నియంత్రకాలు

పేరు ప్రకారం, ఇంటిగ్రల్ నియంత్రకాలులో ప్రవృత్తి సంకేతం (ఇది అందాంక సంకేతం కూడా అంటారు) ఎర్రటి సంకేతం యొక్క ఇంటిగ్రల్ కు నుంచి నేర్పు నిష్పత్తిలో ఉంటుంది. ఇప్పుడు ఇంటిగ్రల్ నియంత్రకాలను గణితశాస్త్రాన్ని ఉపయోగించి విశ్లేషిద్దాం.

మనకు తెలుసున్నట్లు, అంతరగత నియంత్రణదారి ప్రవృత్తి ప్రత్యక్షంగా తప్పు సంకేతం యొక్క సమగ్రంతనంకు అనుకోల్పడుతుంది, ఈ చర్యను గణితశాస్త్రంలో వ్రాయగా మనకు కింది విధంగా ఉంటుంది,

అనుకోల్పడిన గుర్తును తొలగించినప్పుడు మనకు కింది విధంగా ఉంటుంది,

క్రింది విధంగా, Ki అనేది అంతరగత స్థిరాంకం లేదా నియంత్రణదారి లాబ్ధం అని పిలువబడుతుంది. అంతరగత నియంత్రణదారిని రిసెట్ నియంత్రణదారి అని కూడా పిలుస్తారు.

అంతరగత నియంత్రణదారి యొక్క ప్రయోజనాలు

అంతరగత నియంత్రణదారులు విభిన్న పరిస్థితులలో ఉపయోగించిన తప్పు సంకేతం యొక్క ప్రతిఫలంతో నియంత్రిత చరరాశిని సరైన సెట్ పాయింట్‌కు తిరిగి తీర్చుకోవచ్చు, అందువల్ల వాటిని రిసెట్ నియంత్రణదారులు అని పిలుస్తారు.

అంతరగత నియంత్రణదారి యొక్క దోషాలు

అది ప్రతిఫలించిన తప్పు సంకేతం యొక్క స్పందనను నియంత్రించడం చాలా ఆలస్యంగా జరుగుతుంది, అందువల్ల వ్యవస్థను అస్థిరం చేస్తుంది.

అవకలజ నియంత్రణదారులు

మనం ఎప్పుడూ అవకలజ నియంత్రణదారులను ఒక్కటిగా ఉపయోగించనివ్వాల్సిన అవసరం లేదు. అవి కొన్ని దోషాలను కారణంగా ఇతర నియంత్రణదారులతో సహాయంతో ఉపయోగించాలి, అవి క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

అది స్థిరావస్థా తప్పును మెరుగుపరచలేదు.
అది వ్యవస్థలో ఉత్పత్తించిన శబ్దాల ప్రభావాలను పెంచుతుంది మరియు శబ్దాలను పెంచుతుంది.

ఇప్పుడు, పేరు సూచించినట్లు, అవకలజ నియంత్రణదారిలో ప్రవృత్తి (అనేది అచ్చనా సంకేతం) తప్పు సంకేతం యొక్క అవకలజంకు ప్రత్యక్షంగా అనుకోల్పడుతుంది.

ఇప్పుడు, మనం అవకలజ నియంత్రణదారిని గణితశాస్త్రంలో విశ్లేషించాలనుకుందాం. మనకు తెలుసున్నట్లు, అవకలజ నియంత్రణదారిలో ప్రవృత్తి తప్పు సంకేతం యొక్క అవకలజంకు ప్రత్యక్షంగా అనుకోల్పడుతుంది, ఈ చర్యను గణితశాస్త్రంలో వ్రాయగా మనకు కింది విధంగా ఉంటుంది,

అనుపాతం గుర్తును తొలగించగా మనకు వస్తుంది,

క్రిందివిధంగా, Kd అనేది నియంత్రణ లాభం అని కూడా పిలువబడుతుంది. డెరివేటివ్ నియంత్రక్ అనేది రేటు నియంత్రక్ అని కూడా పిలువబడుతుంది.

డెరివేటివ్ నియంత్రక్ యొక్క ప్రయోజనాలు

డెరివేటివ్ నియంత్రక్ యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనం అది వ్యవస్థా ట్రాన్సియెంట్ ప్రతిసాధనను మెరుగుపరుచుకుంది.

అనుపాత మరియు ఇంటిగ్రల్ నియంత్రక్

పేరు ద్వారా సూచించబడినట్లు, ఇది అనుపాత మరియు ఇంటిగ్రల్ నియంత్రక్ యొక్క సంయోజనం, ఫలితం (అనేది అచ్చుకరణ సంకేతం) అనుపాతం మరియు తెలియని సంకేతం యొక్క ఇంటిగ్రల్‌కు సమానం.

ఇప్పుడు మనం అనుపాత మరియు ఇంటిగ్రల్ నియంత్రక్‌ని గణితశాస్త్రాన్ని విశ్లేషిద్దాం.

మనకు తెలిసినట్లు, అనుపాత మరియు ఇంటిగ్రల్ నియంత్రక్‌లో ఫలితం అనుపాత తోపాటు తెలియని సంకేతం యొక్క ఇంటిగ్రల్‌కు సమానం, ఈ గణితంలో రాయండి,

అనుపాతం గుర్తును తొలగించగా మనకు వస్తుంది,

క్రిందివిధంగా, Ki మరియు kp అనేవి వరసగా ఇంటిగ్రల్ స్థిరాంకం మరియు అనుపాత స్థిరాంకం.

ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు అనుపాత మరియు ఇంటిగ్రల్ నియంత్రక్‌ల ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాల సంయోజనం.

PI నియంత్రకం ద్వారా, మనం మూలంలో ఒక పోల్ మరియు మూలం నుండి ఎదురుగా ఉన్న ఎక్కడైనా (ప్రామాణిక తలంలో ఎడమ హ్యాండ్ వైపు) ఒక జీరో చేరుకుంటాము.

పోల్ మూలంలో ఉన్నందున, దాని ప్రభావం ఎక్కువగా ఉంటుంది, అందువల్ల PI నియంత్రకం స్థిరతను తగ్గించవచ్చు; కానీ దాని ప్రధాన ప్రయోజనం స్థిరావస్థ తప్పులను చాలా తగ్గించడం, అందువల్ల ఇది అత్యధికంగా వ్యవహరించే నియంత్రకాలలో ఒకటి.

PI నియంత్రకం యొక్క స్కీమాటిక రూపం ఫిగ్-6 లో చూపబడింది. స్టెప్ ఇన్‌పుట్ కోసం, K=5.8, Ki=0.2 విలువలకు, దాని సమయ ప్రతిసాధన, ఫిగ్-7 లో చూపబడింది. K=5.8 (P- నియంత్రకంగా, ఇది అస్థిరతను అందుకుంది, కాబట్టి ఇంటిగ్రల్ భాగంలో చాలా చిన్న విలువ జోడించడం వల్ల ఇది అస్థిరం అయ్యింది.

క్రింది విధంగా ఇంటిగ్రల్ భాగం స్థిరతను తగ్గిస్తుంది, ఇది వ్యవస్థ ఎల్లప్పుడూ అస్థిరం అని అర్థం చేసుకోవాలి. ఇక్కడ, మేము ఇంటిగ్రల్ భాగం జోడించాము మరియు వ్యవస్థ అస్థిరం అయ్యింది).

Integral Controller time response — ఫిగ్-6: PI నియంత్రకంతో బంధమైన నియంత్రణ వ్యవస్థ

Integral controller response — ఫిగ్-7: ఫిగ్-6 లో చూపిన వ్యవస్థ యొక్క ప్రతిసాధన, K=5.8, Ki=0.2

సమానుపాతిక మరియు డెరివేటివ్ నియంత్రకం

పేరు చూస్తే తెలియదు, ఇది సమానుపాతిక మరియు డెరివేటివ్ నియంత్రకాల సమాహారం, ఆయాసికి (ఇది అక్షరాలుగా నియంత్రక సంకేతం అని కూడా పిలువబడుతుంది) సమానుపాతిక మరియు తెలియదు సంకేతం యొక్క డెరివేటివ్ యొక్క మొత్తంకు సమానం. ఇప్పుడు సమానుపాతిక మరియు డెరివేటివ్ నియంత్రకాన్ని గణితశాస్త్రంగా విశ్లేషిద్దాం.

మనకు తెలిసినట్లు, సమానుపాతిక మరియు డెరివేటివ్ నియంత్రకంలో ఆయాసికి తెలియదు సంకేతం యొక్క సమానుపాతిక మరియు డెరివేటివ్ యొక్క మొత్తంకు నుంచి స్థిరంగా ఉంటుంది, ఇది గణితశాస్త్రంగా రాయబడింది,

సమానుపాతికత చిహ్నాన్ని తొలగించాము,

ఇక్కడ, Kd మరియు Kp వరసగా నిష్పత్తి స్థిరాంకం మరియు అవకలన స్థిరాంకం.
ప్రయోజనాలు మరియు దోషాలు నిష్పత్తి మరియు అవకలన నియంత్రణదారుల ప్రయోజనాలు మరియు దోషాల సమన్వయం.

పాత్రికి ఖచ్చితమైన స్థానంలో 'శూన్యం' చేర్చడం స్థిరతను మెరుగుపరుస్తుందని, విస్తరణ ఫంక్షన్‌లో పోల్ చేర్చడం స్థిరతను తగ్గించుకోవచ్చని వాటిని ఓహించాలి.

ముందు వాక్యంలో "ఖచ్చితమైన స్థానంలో" అనే పదాలు చాలా ముఖ్యమైనవి & ఇది నియంత్రణ వ్యవస్థ (అనగా శూన్యం మరియు పోల్) డిజైన్ అని పిలుస్తారు (అనగా శూన్యం మరియు పోల్ లన్నింటిని కొన్ని సంకీర్ణ సమతలంలో ఖచ్చితమైన బిందువులలో చేర్చడం ద్వారా ఆవశ్యకమైన ఫలితాన్ని పొందవచ్చు).

PD నియంత్రకం చేర్చడం [G(s)H(s)] విస్తరణ ఫంక్షన్‌లో శూన్యం చేర్చడంలా ఉంటుంది. PD నియంత్రకం యొక్క రూపరేఖ ఫిగ్యూర్-8 లో చూపబడింది

Proportional Derivative controller — ఫిగ్యూర్-8: PD నియంత్రకంతో ముందు లూప్ నియంత్రణ వ్యవస్థ

ప్రస్తుత వ్యవహారంలో, మేము K=5.8, Td=0.5 విలువలను తీసుకున్నాము. ఇది టైమ్ రిస్పాన్స్ అనేది ఫిగ్యూర్-9 లో చూపబడింది. మీరు ఫిగ్యూర్-9, ఫిగ్యూర్-5 తో పోల్చి P-నియంత్రకంలో అవకలన భాగం చేర్చడం యొక్క ప్రభావాన్ని అర్థం చేయవచ్చు.

Proportional derivative controller Time response — ఫిగ్యూర్-9: K=5.8, Td=0.5 విలువలతో ఫిగ్యూర్-8 లో చూపిన వ్యవస్థ యొక్క ప్రతికృతి

PD నియంత్రకం యొక్క విస్తరణ ఫంక్షన్ K+Tds లేదా Td(s+K/Td); కాబట్టి మేము -K/Td వద్ద ఒక శూన్యం చేర్చాము. 'K' లేదా 'Td' విలువలను నియంత్రించడం ద్వారా, 'శూన్యం' యొక్క స్థానం నిర్ణయించవచ్చు.

'శూన్యం' కల్పిత అక్షం నుండి చాలా దూరంలో ఉంటే, దాని ప్రభావం తగ్గుతుంది, 'శూన్యం' కల్పిత అక్షం వద్ద (లేదా కల్పిత అక్షం వద్ద చాలా దగ్గర) ఉంటే దానిని గ్రహించబడదు (రూట్ లోకస్ సాధారణంగా 'పోల్స్' నుండి మొదలు పెట్టి, 'శూన్యం' వద్ద ముగిస్తుంది, డిజైనర్ యొక్క లక్ష్యం సాధారణంగా రూట్ లోకస్ కల్పిత అక్షం వైపు వెళ్ళకూడదు, దీని కారణంగా కల్పిత అక్షం వద్ద చాలా దగ్గర ఉన్న 'శూన్యం' కూడా గ్రహించబడదు, కాబట్టి 'శూన్యం' యొక్క మధ్యస్థ స్థానం ఉంటే చాలు)

సమానుపాతం, సమాకలనం, విభజన నియంత్రకం (PID నియంత్రకం)

PID నియంత్రకం సాధారణంగా ప్రత్యేకించి తెప్పు నియంత్రణ, ప్రవాహం, దబాబు, వేగం మరియు ఇతర ప్రక్రియ వేరియబుల్స్‌ను నియంత్రించడానికి వ్యవసాయిక నియంత్రణ అనువర్తనాలలో ఉపయోగించబడుతుంది.

PID Controller, Proportional integral derivative controller — చిత్రం-10: PID నియంత్రకంతో ముందుకు కూడిన లూప్ నియంత్రణ వ్యవస్థ

PID నియంత్రకం యొక్క పరివర్తన ఫంక్షన్‌ను ఈ విధంగా కనుగొనవచ్చు:

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

ఇది చూస్తుంది కేంద్రంలో ఒక పోల్ నిర్దిష్టంగా ఉంది, మిగిలిన పారమీటర్లు Td, K, మరియు Ki రెండు జీరోల స్థానాన్ని నిర్ణయిస్తాయి.

ఈ సందర్భంలో, మనం ఆవశ్యకత అనుసారం రెండు సంకీర్ణ జీరోలు లేదా రెండు వాస్తవ జీరోలను ఉంటే, PID నియంత్రకం మెరుగైన ట్యునింగ్‌ని అందించగలదు. ఎందుకంటే ప్రాచీన కాలంలో, PI నియంత్రకం నియంత్రణ ఇంజనీర్ల యొక్క ఉత్తమ ఎంపిక అయ్యింది, ఎందుకంటే PID నియంత్రకం డిజైన్ (పారమీటర్ల ట్యునింగ్) కొద్దిగా కష్టంగా ఉంది, కానీ ఇప్పుడు, సాఫ్ట్వేర్ వికాసం వల్ల PID నియంత్రకాల డిజైన్ సులభంగా మారింది.

స్టెప్ ఇన్‌పుట్ వ్యతిరేకంగా, K=5.8, Ki=0.2, మరియు Td=0.5 విలువలకు, దాని సమయ ప్రతిసాధన, చిత్రం-11 లో చూపబడింది. చిత్రం-11 ను చిత్రం-9తో పోల్చండి (మనం అన్ని సమయ ప్రతిసాధనలను పోల్చడానికి విలువలను గుర్తించాము).

పైడి కంట్రోలర్ యొక్క సమయ ప్రతిసాదన — చిత్రం-11: K=5.8, Td=0.5, Ki=0.2 విలువలతో చిత్రం-10లో చూపిన వ్యవస్థ యొక్క ప్రతిసాదన

పైడి కంట్రోలర్ డిజైన్ చేయడం కోసం సాధారణ దిశలు

ఒక నిర్దిష్ట వ్యవస్థకు పైడి కంట్రోలర్ డిజైన్ చేయడం కోసం, అవసరమైన ప్రతిసాదనను పొందడానికి సాధారణ దిశలు ఈ విధంగా ఉన్నాయి:

మూసివేత ప్రతిసాదనను లభించి, ఏం మెరుగైనది అవ్వాలో నిర్ధారించండి.
సమానుపాతం కంట్రోలర్ను చేర్చండి, 'K' విలువను Routh-Hurwitz లేదా యోగ్య సాఫ్ట్వేర్ ద్వారా డిజైన్ చేయండి.
స్థిరావస్థా తప్పును తగ్గించడానికి సంకలనం భాగాన్ని చేర్చండి.
అవకలనం భాగాన్ని చేర్చి డయంపింగ్ ని పెంచండి (డయంపింగ్ 0.6-0.9 మధ్య ఉండాలి). అవకలనం భాగం ఓవర్షూట్లను మరియు మూసివేత సమయాన్ని తగ్గించుతుంది.
మాట్లాబ్లో లభ్యమైన Sisotoolను ఉపయోగించి యోగ్య ట్యునింగ్ చేయడం మరియు అవసరమైన మొత్తం ప్రతిసాదనను పొందండి.
పైన పేర్కొన్న పారామీటర్ల ట్యునింగ్ దశలు (కంట్రోల్ వ్యవస్థ డిజైన్) సాధారణ దిశలు. కంట్రోలర్ల డిజైన్ చేయడం కోసం కొన్ని నిర్దిష్ట దశలు లేవు.

ఫజీ లాజిక్ కంట్రోలర్లు

ఫజీ లాజిక్ కంట్రోలర్లు (FLC) ఎక్కువగా అనిష్టాంకులుగా ఉన్న వ్యవస్థలలో ఉపయోగించబడతాయి. సాధారణంగా అనేక భౌతిక వ్యవస్థలు/పరిప్రదిష్ట వ్యవస్థలు ఎక్కువగా అనిష్టాంకులుగా ఉంటాయి. ఈ కారణంగా, ఫజీ లాజిక్ కంట్రోలర్లు పరిశోధకుల కోసం మంచి ఎంపిక అవుతాయి.

FLCలో అవసరమైన గణిత మోడల్ లేదు. ఇది గత అనుభవాలపై ఆధారపడి పని చేస్తుంది, అనిష్టాంకులను నిర్వహించవచ్చు మరియు ఇతర అనిష్టాంకు కంట్రోలర్లను విశేషంగా విచ్ఛిన్నత విరోధానికి ప్రతిసాధన చేయవచ్చు.

FLC ఫజీ సెట్లపై ఆధారపడి ఉంటుంది, అంటే సభ్యత మరియు అసభ్యత మధ్య మార్పు మృదువైనది కాని అక్షాంగం కానిది.

ప్రస్తుత అభివృద్ధులలో, FLC అనేక సంక్లిష్ట, అనిష్టాంకులుగా లేదా అనిర్వచిత వ్యవస్థలలో ఇతర కంట్రోలర్లను వ్యతిరేకంగా చేసింది. అందువల్ల, ఫజీ సెట్ల అంతరాలు అస్పష్టమైనవి మరియు అమ్మికంగా ఉంటాయి, అందువల్ల వాటిని అందుబాటులో ఉన్న ప్రామాణిక మోడల్ల కోసం ఉపయోగపడతాయి.

ఫజీ కంట్రోలర్ సంश్లేషణ పద్ధతిలో ముఖ్య దశ గత అనుభవాలు లేదా ప్రామాణిక జ్ఞానం ఆధారంగా ఇన్‌పుట్ మరియు ఔట్‌పుట్ వేరియబుల్స్ని నిర్వచించడం.

ఈ పన్ను కంట్రోలర్ యొక్క అప్పటికే ప్రాస్తుత పన్ను ఆధారంగా చేయబడుతుంది. అనేక సాధారణ నియమాలు ఈ వేరియబుల్స్ని ఎంచుకోడంలో లేవు, కానీ సాధారణంగా ఎంచుకోబడే వేరియబుల్స్ కంట్రోల్ చేయబడుతున్న వ్యవస్థ యొక్క స్థితులు, వాటి తప్పులు, తప్పు మార్పు మరియు తప్పు సమాచారం ఉంటాయి.

ప్రకటన: మూలంతో సంబంధం కలిగివుండండి, భాగస్వామ్యం చేయవలసిన మంచి వ్యాసాలు, హరణం ఉంటే దయచేసి తొలిగించండి.

ప్రదానం ఇవ్వండి మరియు రచయితన్ని ప్రోత్సహించండి

విషయాలు:

శక్తి వ్యవస్థలు

నయం వ్యవస్థలు

నిపుణుల గురించి

Electrical4u

China