کنترل کننده ها

[sara.shz]

هدف از كنترل، تنظيم فرايند درشرايط مورد نظر است. در آغاز سيستمهاي كنترليِ صنعتي، عموماً سيستمهاي نيوماتيك ( بادي) بودند كه هم براي انتقال فرمان ها (سيگنال ها) و هم براي تنظيم شيركنترل مورد استفاده قرار مي گرفتند. برخي مفاهيم اساسي در بحث كنترل عبارتند از:
متغيرهاي كنترلي، مقايسه، كنترلر،فرمان، فرايند، پس خور، اغتشاش و بار، حالت يكنواخت و تاخير زماني مي باشد.

در بحث طراحي كنترلر يكي از مهمترين قسمت ها بررسي پايداري سيستم مي باشد . يك سيستم هنگامي پايدار است كه اگر يك ورودي محدود به سيستم وارد شود پس از مدت زمان معيني خروجي محدود بماند.

روش هاي مهم در طراحي كنترلر را مي توان بدين ترتيب تقسيم كرد:
سيستم مدار بسته ، كنترل پيش خور ،كنترلر ”Feed Forward/Feed Back“، كنترل زنجيره اي.

[sara.shz]

طراحي كنترلر

در حالت كلي به سه منظور كنترلر طراحي مي گردد:

1.اگر سيستم خيلي تند باشد و بخواهيم سرعت آنرا تعديل كنيم. به عنوان مثال در مواردي سيستم بسيار حساس است و با يك تغيير كوچك عكس العمل هاي شديدي ممكن است به شير كنترل وارد كند كه باعث استهلاك آن مي گردد. در نتيجه بايدكنترلري طراحي شود تا مانع از عكس العمل هاي شديد شيركنترل شود. در اين حالت اصطلاحاً مي گوييم يك ديناميك در سيستم وارد كرده ايم.

2.گاهي سيستم مورد نظر بسيار كند است و مي خواهيم سيستم سريعتر به جواب برسد . در اين حالت بايد مدار كنترلي بخشي از ديناميك فرايند را خنثي سازد. اين كار با مدلسازي فرايند و حذف ديناميك سيستم تا جاي ممكن عملي مي شود.


3.سيستم ناپايدار است و بايد پايدار شود. بحث پايداري مهمترين بحث طراحي كنترلر مي باشد و تمامي سيستمها بايد به دقت مورد مطالعه واقع شوند تا ببينيم سيستم پايدار است يا خير. در صورت پايداري بايد با الگوريتم هاي موجود آنرا پياده سازي كنيم. حتي اگر سيستم پايدار باشد بايد مواظب باشيم تا پس از بستن مدار و طراحي كنترلر سيستم ناپايدار نگردد. در هنگام طراحي از اين عامل به عنوان يكي از پارامترهاي طراحي استفاده مي كنيم.

[sara.shz]

عملكرد كنترلر

در بحث عملكرد كنترلر معمولاً چند عامل در نظر گرفته مي شوند و سعي طراح بر آن است كه كنترلر را طوري تنظيم كند كه به بهترين جواب برسد.
برخي از مهمترين پارامترهايي كه در تنظيم عملكرد كنترلر در نظر گرفته مي شوند عبارتند از :

آفست يا خطاي ماندگار در برخي از سيستم ها به وجود مي آيد و باعث مي شود كه سيستم هيچگاه به جواب نهايي نرسد و تنها در حدود جواب نهايي قرار گيرد. معمولاً در طراحي ها سعي مي شود مقدار انحراف به حداقل برسد.

اورشوت: در برخي سيستمها به وجود مي آيد. در اين حالت سيستم در لحظه اي كه ورودي به آن وارد مي شود عكس العمل شديدي نشان مي دهد. اين موضوع باعث بالا رفتن سرعت رسيدن به جواب نهايي مي شود .اما از طرف ديگر باعث استهلاك كنترلر و خراب شدن محصولات نيز مي گردد .

انتگرال خطا: سطح زير نمودار مي باشد. مشخص است كه هرچه اين سطح كوچكتر باشد كنترلر عملكرد بهتري دارد. عموماً در طراحي دو عامل پايداري و عملكرد با هم در تقابل مي باشند. بدين معنا كه غالباً به خاطر پايداري بايد مقداري از كيفيت عملكرد سيستم بكاهيم.
به عنوان مثال براي اينكه سيستم معيار پايداري بهتري داشته باشد خصوصاً در مقابل خطاي مدلسازي مقاومت نشان دهد و اصطلاحاً ”Robust“ باشد مجبوريم از سرعت ديناميكي سيستم بكاهيم و به نوعي مانع از ورودي هاي شديد به سيستم شويم . در تنظيم كنترلر معمولاً از روشها و جداول استاندارد استفاده مي شود. يكي از مهمترين اين روشها تنظيم كنترلر با روش زيگلر-نيكولز مي باشد كه با رجوع به جداول مربوطه مي توان كنترلرهاي PID را تنظيم كرد.