کنترل‌کننده‌های PID و کنترل PID در سیستم‌های کنترل

کنترل PID مخفف کنترل تناسبی-انتگرال-مشتق است. کنترل PID یک مکانیسم بازخورد در یک سیستم کنترل است. این نوع کنترل همچنین به عنوان کنترل سه‌پارامتری شناخته می‌شود و توسط یک کنترل‌کننده PID پیاده‌سازی می‌شود. با محاسبه و کنترل سه پارامتر – تناسب، انتگرال و مشتق انحراف متغیر فرآیند از مقدار نقطه مرجع مورد نظر – می‌توان عملکرد‌های کنترلی مختلف برای کارهای خاص دستیابی کرد.

کنترل‌کننده‌های PID به عنوان بهترین کنترل‌کننده در خانواده سیستم‌های کنترل شناخته می‌شوند. نیکولاس مینورسکی مقاله تحلیلی نظری خود را درباره کنترل‌کننده PID منتشر کرد. برای کنترل PID، سیگنال عمل‌کننده شامل سیگنال خطای تناسبی با افزودن مشتق و انتگرال سیگنال خطا است. بنابراین، سیگنال عمل‌کننده برای کنترل PID به صورت زیر است:

تبدیل لاپلاس سیگنال عمل‌کننده که شامل کنترل PID است به صورت زیر است:

برخی از عملکرد‌های کنترلی می‌توانند با استفاده از هر دو پارامتر از کنترل‌کننده PID دستیابی شود. دو پارامتر می‌توانند در حالی کار کنند که پارامتر سوم صفر باشد. بنابراین، کنترل‌کننده PID گاهی PI (تناسب-انتگرال)، PD (تناسب-مشتق) یا حتی P یا I می‌شود. بخش مشتق D مسئول اندازه‌گیری نویز است در حالی که بخش انتگرال برای رسیدن به مقدار هدف سیستم منظور شده است. در روزهای اولیه، کنترل‌کننده PID به عنوان یک دستگاه مکانیکی استفاده می‌شد. این‌ها کنترل‌کننده‌های پنوماتیک بودند زیرا با هوا فشرده می‌شدند. کنترل‌کننده‌های مکانیکی شامل فنرهای، دستگاه‌های چرخان یا جرم بودند. بسیاری از سیستم‌های الکترونیکی پیچیده با حلقه کنترل PID تجهیز شده‌اند. در روزهای مدرن، کنترل‌کننده‌های PID در PLC (کنترل‌کننده‌های منطق برنامه‌پذیر) در صنعت استفاده می‌شوند. پارامترهای تناسب، مشتق و انتگرال می‌توانند به صورت Kp, Kd و Ki بیان شوند. هر سه این پارامترها تأثیری بر سیستم کنترل حلقه بسته دارند. آن‌ها روی زمان بالا رفتن، زمان پایدار شدن و ابرپیمایی و همچنین خطای حالت ماندگار تأثیر می‌گذارند.

کنترل PID مزایای کنترل‌های تناسبی، مشتق و انتگرال را ترکیب می‌کند. بیایید این کنترل‌ها را به اختصار بحث کنیم.

کنترل تناسبی: در اینجا سیگنال عمل‌کننده برای عملکرد کنترل در یک سیستم کنترل متناسب با سیگنال خطا است. سیگنال خطا تفاوت بین سیگنال ورودی مرجع و سیگنال بازخورد حاصل از ورودی است.

کنترل مشتق: سیگنال عمل‌کننده شامل سیگنال خطای تناسبی با افزودن مشتق سیگنال خطا است. بنابراین، سیگنال عمل‌کننده برای عملکرد کنترل مشتق به صورت زیر است:

کنترل انتگرال: برای عملکرد کنترل انتگرال، سیگنال عمل‌کننده شامل سیگنال خطای تناسبی با افزودن انتگرال سیگنال خطا است. بنابراین، سیگنال عمل‌کننده برای عملکرد کنترل انتگرال به صورت زیر است:

یک کنترل‌کننده PID علاوه بر اینکه یکی از بهترین کنترل‌کننده‌ها در سیستم‌های کنترل است، محدودیت‌هایی نیز دارد. کنترل PID قابل اعمال به بسیاری از عملکرد‌های کنترلی است اما در مورد کنترل بهینه عملکرد خوبی ندارد. محدودیت اصلی مسیر بازخورد است. PID هیچ مدلی از فرآیند در اختیار ندارد. محدودیت‌های دیگر این است که PID یک سیستم خطی است و بخش مشتق حساس به نویز است. مقدار کمی نویز می‌تواند تغییر بزرگی در خروجی ایجاد کند.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.