چکیده:
کنترل کننده PID یکی از قدیمی ترین استراتژی های کنترل می باشد و قبل از پیاده سازی دیجیتالی امروزی میکروپرسسورها، روی ابزار پنوماتیکی پیاده سازی شد. این کنترل کننده ساختار ساده ای دارد و درک عملکرد و یافتن روابط تنظیم برای آن ساده می باشد، از این رو بسیاری از سیستم های کنترل از کنترل کننده PID به طور رضایت بخش استفاده می نمایند و هنوز طیف وسیعی از پیاده سازی های کنترل صنعتی توسط این کنترل کننده صورت می پذیرد.
مطابق یک مطالعه اجمالی رفتار سیستم های کنترل، بیش از 90 درصد از حلقه های کنترلی از نوع PID بوده اند.
این پروژه، یک روش تنظیم کنترل کننده PID و شبه PID را برای سیستم های خطی تک ورودی – تک خروجی خطی تغییر ناپذیر با زمان نشان می دهد. این روش به طراح اجازه می دهد دسته ای از نواحی پایدار مطلوب را تعیین کند که برای سیستم های پایدار و ناپایدار قابل پیاده سازی و استفاده می باشد.
یکی از مزایای برجسته این روش، آن است که می تواند برای سیستم های پیوسته و گسسته مورد استفاده قرار گیرد.
در خلال فصول، روش های تنظیم کنترل کننده PID برای سیستم های غیرمتعارف مورد بررسی قرار می گیرد، که سیستم های IPDT و FOPTD از آن جمله می باشند.
همچنین، شرایط پایداری در فصلی مجزا مورد بررسی قرار می گیرد.
در پایان، روش های مختلف با یکدیگر به محک مقایسه گذاشته می شوند و بهترین روش برای داشتن بهترین عملکرد معرفی می گردد.
مقدمه
در دنیای امروز که تکنولوژی هر روز پرشتاب تر از گذشته راه می پیماید، بهینه سازی و بهره وری حداکثری مورد توجه خاص و ویژه قرار گرفته است که این مهم جزء در سایه ی کنترل مناسب فرآیند و محیط امکان پذیر نیست.
صحنه سیال و پرتلاش صنایع نیز از این قضیه کلی مستثنی نمی باشند و کنترل فرآیند در صنایع شیمیایی و پتروشیمی از اهمیت خاص و ویژه ای برخوردار است.
از دیرباز کنترل کننده های PID و شبه آن در صنایع مذکور به علل مختلف از جمله به صرفه بودن اقتصادی، سادگی در تنظیم و سادگی در اجراء از پرکاربردترین کنترل کننده ها بوده است.
در همین راستا، در این پروژه شاخص ترین و پرکاربردترین روش های مطرح در صنایع و مجامع علمی بین المللی مورد بررسی قرار گرفته اند تا تلنگری دوباره برای ایجاد اندیشه نو دیگری باشند. همان طور که استاد شریعتی می فرمایند:
«سیب باش! تا افتادنت اندیشه ای را بالا برد.»
امید است که در سایه عنایات حق تعالی و تلاش و کوشش های اساتید گرانمایه و دانشجویان ایرانی شاهد پیشرفت، تعالی و شکوفایی مستمر مجامع دانشگاهی و در عرض آن صنایع ملی باشیم.
اندیشمند بزرگ امانوئل کانت می فرماید:
«اندیشیدن را بیاموز، نه اندیشه ها را.»
فصل اول:
رهیافت های طراحی کنترل کننده PID
کنترل کننده PID (تناسبی – انتگرالی – مشتقی) یکی از قدیمی ترین استراتژی های کنترل است، و ابتدا روی ابزار پنوماتیکی براساس حالت خلاء و جامد الکترونیک آنالوگ، قبل از رسیدن به پیاده سازی دیجیتالی امروزی پیاده سازی شد. این روش ساختار کنترلی ساده ای دارد که یافتن روابط حاکم بر ساختار سیستم و پی بردن به عملکرد سیستم را به منظور تنظیم آن راحت می نماید. از آنجایی که بسیاری از سیستم های کنترل از کنترل کننده PID استفاده می کنند و عملکرد رضایت بخشی دارند، هنوز طیف وسیعی از پیاده سازی های کنترل صنعتی توسط آن انجام می پذیرند.
در کنترل سیستم های دینامیک هیچ کنترل کننده ای از موفقیت و ناکامی کنترل کننده PID برخوردار نیست. در همه تکنیک های طراحی کنترل، کنترل کننده PID به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.
برطبق یک مطالعه اجمالی که در سال 1989 بر روی رفتارهای سیستم های کنترل صورت گرفت نشان می دهد بیش از 90% حلقه های کنترلی از نوع PID بوده اند. کنترل کننده PID یک عنوان تحقیقی فعال از سال های دور تاکنون بوده است و تا زمانی که فرآیندهای سیستم های کنترل شده توسط کنترل کننده PID دینامیک های مشابهی دارند، یک تنظیم پارامترهای کنترل کننده توسط اطلاعات سیستم می تواند نتیجه رضایتبخش تری داشته باشد نسبت به هنگامی که مدل ریاضی کامل سیستم در اختیار است، و این امر بدان سبب است که تنظیم مطلوب پارامترها با هزینه کمتر و سهولت بیشتری به دست می آید.
دو روش بسیار معروف برای تنظیم پارامترهای کنترل کننده PID عبارتند از:
– منحنی پاسخ پله تجربی
– آزمایش تکرار شونده حلقه بسته تحت کنترل کننده تناسبی حوله نقطه عملکرد نامی
در این بخش، چندین تکنیک مفید طراحی کنترل کننده PID نشان داده می شود.
تعداد صفحه : 156
طراحی کنترل کننده PID و شبه PID در یک ناحیه پایداری مطلوب با استفاده از روش جایابی قطب
