ترم مشتق گیر D : که فرمان کنترل متناسب با نرخ تغییرات خطا می باشد.
ترم انتگرال گیر I : فرمان کنترل متناسب با جمع تابع خطا از زمان صفر تا به حال صورت انتگرال این تابع تغییر می کند. پارامترهای کنترل کننده PID عبارتند از : K ، که K بهره تناسبی ، ثابت زمانی انتگرال گیری و قابت زمانی مشتق گیری نامیده می شوند. حجال اجازه دهید هر یک از این سه عنصر را توضیح داده و دلیل وجود آن را در حلقه فیدبک بیان نماییم.
۴-۲-۱-۱- ترم تناسبی کنترل کننده PID
گر تنها ترم تناسبی کنترل کنندهPID را در نظر بگیریم در این صورت u(t)=Ke(t) . مسائل بسیار مهمی را می توان با توجه به بررسی استاتیکی (حالت ماندگار) سیستم روشن نمود. فرض نمایید به فرایند کنترل شده در حالت واقعی اغتشاشات محیط و نویز را به شکل زیر بیافزاییم.

شکل ۴-۲۰دیاگرامبلوکیکنترلفرآیندباحلقهفیدبکوحضورنویزواغتشاش

که در آن d مقدار اغتشاش و n نویز محیط باشد که به سیستم اعمال شده است . اگر تابع تبدیل مدار بسته را تعیین نماییم خواهیم داشت :
(۲-۵)‌
مقدار بهره سیستم در مدار پیشرو را که مقدار G(s).K می باشد به نام بهره حلقه یا (Loop Gain ) معرفی می کنیم و با نماد L(s) نمایش می دهیم . دقت کنید که هدف اصلی از ایجاد حلقه کنترلی عبارت است از تنظیم خروجی y و yd که در رابطه زیر داده شده است نزدیک عدد واحد گردد :
(۳-۵)
با افزایش بهره کنترل کننده تناسبی K مقدار بهره حلقه L(s) افزایش می یابد و نسبت به عدد واحد نزدیک می گردد. لذا بهره تناسبی در جهت تنظیم خوروجی بسیار موثر است. از طرف دیگر می خواهیم تاثیر اغتشاش d را بر روی خروجی تضعیف نماییم:
(۴-۵)
این بدان معناست که این تابع تبدیل بایستی به نزدیکی صفر میل کند. مجددا وجود بهره K در مخرج کسر باعث خواهد شد که با افزایش بهره حلقه K, می توان مخرج کسر L(s) را بزرگ نموده و این تابع تبدیل را تا حد دلخواه به صفر نزدیک نماییم. بنابراین با افزایش بهره کنترل تناسبی K دقت بیشتری در تنظیم خروجی و تضعیف بیشتری در تاثیر اغتشاش خواهیم داشت. اما بهره حلقه کنترلی را نمی توانیم بدون توجه به مسائل دیگر افزایش دهیم.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

به عنوان مثال تاثیر نویز اندازه گیری n را در خروجی مطالعه کنید :
(۵-۵)
با افزایش بی رویه K و بهره حلقه L(s) این تابع تبدیل نیز به عدد واحد نزدیک می گردد. که معنی آن این است که اثر به صورت ۱۰۰% در خروجی فرایند مشاهده می شود و توانایی تضعیف تاثیر نویز را بر روی خروجی وجود ندارد. از طرف دیگر با افزایش بهره کنترلی K پایداری سیستم حلقه بسته کاهش می یابد. به این دو علت، معمولاً مقدار بهینه ای را بایستی برای بهره کنترل کننده تناسبی K تعیین نماییم تا به حاشیه پایداری دلخواه برسیم.
یک مثال از تاثیر کنترل کننده تناسبی K را روی یک فرایند در شکل زیر مشاهده می نمایید. با افزایش بهره کنترلی ، خطای ماندگار سیستم کاهش یافته ، اما پاسخ ناپایدارتر و نوسانی تر می شود.

شکل ۴-۲۰ تاثیرافزایشبهرهکنترلدرپایداریوپاسخسیستم

۴-۲-۱-۲- ترم انتگرال گیر
تاثیر اصلی ترم انتگرال گیر در کنترل فرایند های صنعتی کاهش خطای ماندگار (steady-state) می باشد. این بدان معناسبت که پس از گذشت زمان گذرا، پاسخ سیستم را در نظر بگیرید که خروجی سیستم آن را به صورت کامل تبعیت نکرده و مطابق شکل زیر پس از گذشت زمان، میزان خطای اندکی باقی بماند. کنترل کننده تناسبی به واسطه کوچک بودن خطا تنها مقدار کمی تاثیر در خروجی خواهد داشت . در حالی که در انتگرال خطا در شکل مشاهده می شود مقدار این خطای کوچک را به مرور تشدید می کند. بدین ترتیب با افزودن ترم انتگرال گیر به کنترل کننده ،‌تناسبی ، کنترل کننده PI خواهیم داشت که در آن خطای حالت ماندگار سیستم به شدت کاهش می یابد.

شکل ۴-۲۱ تاثیر ترم انتگرالگیر در کاهش خطای ماندگار کنترل کننده PI

در مثال زیر نشان داده شده است که در صورت عدم وجود کنترل کننده انتگرال گیر ( ) خطای ماندگار حدود ۵۰% است؛ اما با افزایش بهره کنترل انتگرال گیر (کاهش ) این خطا به تدریج کاهش یافته و یا کاملاً از بین می رود البته کاهش خطا با هزینه ای همراه است و آن کاهش سرعت پاسخ سیستم می باشد. افزایش ترم انتگرال گیر در فرایند های صنعتی باعث کند شدن پاسخ سیستم می گردد. در شکل تاثیرات را بر خروجی سیستم می بینیم .

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...