طراحی کنترل کننده pid به روش های مختلف

موسسه پایا پروژه به عنوان متصدی انجام پروژه های متلب  وظیفه ی خود می داند که در راستای آموزش نرم افزار متلب  گام های موثری را بردارد. با توجه به اینکه یک دوره آموزشی متلب مستلزم تمرین و تلاش بسیار است. اما این موسسه تلاش می کند سهم کوچکی در جهت یادگیری شما داشته باشد.

حتما این مورد را می‌دانید که تمامی سیستم های کنترلی در پروژه متلب اعم از مدیریت داده ها و هدایت و … با استفاده از حلقه های کنترلی انجام می‌گیرد. این کنترل کننده ها دارای انواع مختلفی هستند که برخی از آن ها نوع خطی برای محاسبات و پیاده سازی عملی مورد استفاده قرار می‌گیرند. تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید تا در ارتباط با کاربرد های کنترل خطی و طراحی کنترل کننده pid به روش هی مختلف اطلاعات مفیدی کسب کنید.

کنترل کننده دستی

همانطور که واضح است اگر کنترل کننده ی خودکار وجود نداشته باشد، بنابراین باید با استفاده از کنترل کننده دستی فرآیند ها را انجام دهیم. کنترل دستی یک فرم بسیار ساده از انواع کنترل کننده ها در متلب می‌باشد که گاهی منجر به نوسان در متغیر می‌شود. ناگفته نماند که در برخی مواقع این نوسانات هیچ نتیجه خوبی در بر نداشته و تاثیر منفی نیز مشاهده می‌شود. توصیه می‌شود از روش های کنترل کننده خودکار به عنوان جایگزین این روش استفاده کنید.

کنترل کننده خودکار

برای اینکه از نتایج ناگهانی و نوسانات کنترل کننده های دستی رهایی یابیم، باید از کنترل کننده خودکار در متلب استفاده کنیم. برای انجام این کار باید مراحل زیر را پیش بگیریم:

1. نصب دستگاه اندازه گیری دمای الکترونیکی
2. خودکار کردن گیره تنظیم وضعیت
3. تعبیه کنترل کننده pid و اتصال این مورد به دستگاه اندازه گیری دمای الکترونیکی و اتصال به شیر کنترل خودکار

کنترل کننده انتگرالی-مشتقی دارای یک نقطه تنظیم می‌باشد که دمای مطلوب توسط اپراتور بر روی آن تنظیم می‌شود. در مرحله بعدی موقعیت شیر کنترل تنظیم می‌گردد. دستگاه اندازه گیری دما یا همان pv به کنترل کننده، فیدبک خواهد داد. متغیر خروجی منترل کننده با سیگنال های 4 الی 20 میلی آمپر روی فیلدباس منتقل می‌شوند. تصویر زیر انواع کنترل کننده های pid را نشان می‌دهد:

کنترل کننده pid متغیر فرآیند را با نقطه تنظیم مورد مقاسه قرار داده و اختلاف بین دو سیگنال را با حرف E به عنوان همان ارور نشان می‌دهد. نوعی کنترل کننده PID خودکار را مشاهده کنید:

مد های کنترلی

مد های کنترلی pid سه مدل هستند که هر یک از آن ها دارای واکنش های متفاوتی نسبت به خطا ارائه می‌هند. با استفاده از تنظیمات کنترل کننده می‌توان مقدار پاسخ از هر مد را تغییر داد و تنظیم کرد.

کنترل تناسبی

این مد درواقع نیروی محرک کنترل کننده است و در آن مقدار خروجی کنترل کننده مطابق با خطا تغییر خواهد کرد. به این معنا که هر چه خطا بزرگتر باشد، کنش کنترلی نیز به همان اندازه بزرگ می‌شود.

کنترل انتگرالی

زمانی که خطا وجود داشته باشد، این مد خروجی کنترل کننده را به طور کاملا پیوسته افزایش و کاهش می‌دهد تا خطا را به صفر برساند. هر چه خطا بزرگتر باشد، افزایش و کاهش سرعت خروجی نیز سریع تر می‌شود و هر چه میزان خطا کوچک تر باشد، تغییرا بسیار آهسته تر انجام می‌شود.

کنترل مشتقی

از این نوع مد کنترلی نسبت به سایر آن ها کمتر استفاده می‌شود. کنترل مشتقی در برابر اندازه گیری بسیار حساس بوده و همین مورد سبب می‌شود تا تنظیمات دشوارتر انجام شود. لازم به ذکر است که زمانی که خطا هیچ تغییری نداشته باشد، عمل مشتقی صفر خواهد بود.