کنترل‌کننده‌های PID و کنترل PID در سیستم‌های کنترل

کنترل PID مخفف کنترل تناسبی-انتگرال-مشتق است. کنترل PID یک مکانیزم 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 اختلاف متغیر فرآیند از مقدار نقطه مرجع مورد نظر – می‌توانیم عملکردهای کنترلی مختلف برای کارهای خاصی به دست آوریم.

کنترل‌کننده‌های PID به عنوان بهترین کنترل‌کننده در خانواده سیستم‌های کنترل شناخته می‌شوند. نیکولاس مینورسکی مقاله تحلیلی خود را درباره کنترل‌کننده PID منتشر کرد. برای کنترل PID، سیگنال عملکردی شامل سیگنال خطای تناسبی به اضافه مشتق و انتگرال سیگنال خطا است. بنابراین، سیگنال عملکردی برای کنترل PID عبارت است از:

تبدیل لاپلاس سیگنال عملکردی شامل کنترل PID عبارت است از

برخی از عملکردهای کنترلی می‌توانند با استفاده از دو پارامتر از کنترل‌کننده PID به دست آید. دو پارامتر می‌توانند کار کنند در حالی که پارامتر سوم صفر باشد. بنابراین، کنترل‌کننده PID گاهی اوقات PI (تناسب-انتگرال)، PD (تناسب-مشتق) یا حتی P یا I می‌شود. قسمت مشتق D مسئول اندازه‌گیری نویز است در حالی که قسمت انتگرال برای رسیدن به مقدار مورد نظر سیستم است. در روزهای اولیه، کنترل‌کننده PID به عنوان یک دستگاه مکانیکی استفاده می‌شد. اینها کنترل‌کننده‌های هوایی بودند زیرا توسط هوا فشرده می‌شدند. کنترل‌کننده‌های مکانیکی شامل فنر، دسته یا جرم هستند. 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. همه این سه پارامتر تأثیری بر سیستم کنترل حلقه بسته دارند. این پارامترها زمان بالا رفتن، زمان تعادل، افزایش و همچنین خطای حالت ماندگار را تحت تأثیر قرار می‌دهند.

کنترل PID مزایای کنترل تناسبی، مشتق و انتگرال را ترکیب می‌کند. بیایید این عملکردهای کنترلی را به طور مختصر بحث کنیم.

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

کنترل مشتق: سیگنال عملکردی شامل سیگنال خطا تناسبی به اضافه مشتق سیگنال خطا است. بنابراین، سیگنال عملکردی برای عملکرد کنترل مشتق به صورت زیر است

کنترل انتگرال: برای عملکرد کنترل انتگرال، سیگنال عملکردی شامل سیگنال خطا تناسبی به اضافه انتگرال سیگنال خطا است. بنابراین، سیگنال عملکردی 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 برای بسیاری از عملکردهای کنترلی قابل استفاده است اما در مورد کنترل بهینه عملکرد خوبی ندارد. محدودیت اصلی مسیر بازخورد است. PID مدلی از فرآیند ندارد. محدودیت‌های دیگر این است که PID یک سیستم خطی است و بخش مشتق به نویز حساس است. مقدار کمی نویز می‌تواند تغییر بزرگی در خروجی ایجاد کند.

بیانیه: احترام به اصل، مقالات خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن دارند، در صورت وجود تخلف لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.