ដំឡើងឧបករណ៍បញ្ជា PID: តើអារក្សគួរឱ្យខ្លាចដូចដែលពួកគេធ្វើឱ្យគាត់ក្លាយជា? ផ្នែកទី 1. ប្រព័ន្ធសៀគ្វីតែមួយ

អត្ថបទនេះចាប់ផ្តើមស៊េរីនៃអត្ថបទដែលឧទ្ទិសដល់វិធីសាស្រ្តស្វ័យប្រវត្តិសម្រាប់ការលៃតម្រូវឧបករណ៍បញ្ជា PID នៅក្នុងបរិស្ថាន Simulink ។ ថ្ងៃនេះយើងនឹងស្វែងយល់ពីរបៀបធ្វើការជាមួយកម្មវិធី PID Tuner ។

សេចក្តីណែនាំ

ប្រភេទឧបករណ៍បញ្ជាដ៏ពេញនិយមបំផុតដែលប្រើក្នុងឧស្សាហកម្មនៅក្នុងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងរង្វិលជុំបិទអាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាឧបករណ៍បញ្ជា PID ។ ហើយប្រសិនបើវិស្វករចងចាំរចនាសម្ព័ន្ធនិងគោលការណ៍នៃប្រតិបត្តិការរបស់ឧបករណ៍បញ្ជាពីថ្ងៃសិក្សារបស់ពួកគេនោះការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធរបស់វាពោលគឺឧ។ ការគណនាមេគុណឧបករណ៍បញ្ជានៅតែជាបញ្ហា។ មានអក្សរសិល្ប៍យ៉ាងច្រើន ទាំងបរទេស (ឧទាហរណ៍ [1, 2]) និងក្នុងស្រុក (ឧទាហរណ៍ [3, 4]) ដែលការកែសម្រួលនិយតករត្រូវបានពន្យល់ជាភាសាស្មុគស្មាញនៃទ្រឹស្តីគ្រប់គ្រងស្វ័យប្រវត្តិ។

ស៊េរីនៃអត្ថបទនេះនឹងពិពណ៌នាអំពីវិធីស្វ័យប្រវត្តិដើម្បីលៃតម្រូវឧបករណ៍បញ្ជា PID ដោយប្រើឧបករណ៍ Simulink ដូចជា៖

• ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា PID
• ឧបករណ៍បង្កើនប្រសិទ្ធភាពឆ្លើយតប
• ឧបករណ៍ចាប់ប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រង,
• ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា PID ផ្អែកលើការឆ្លើយតបប្រេកង់
• Closed-Loop PID Autotuner ។

វត្ថុនៃប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងនឹងជាដ្រាយអគ្គីសនីដោយផ្អែកលើម៉ូទ័រ DC រំភើបដោយមេដែកអចិន្ត្រៃយ៍ដែលធ្វើការរួមគ្នាជាមួយប្រអប់លេខសម្រាប់បន្ទុកនិចលភាពដោយមានប៉ារ៉ាម៉ែត្រដូចខាងក្រោមៈ

• វ៉ុលផ្គត់ផ្គង់ម៉ូទ័រ, ;
• ភាពធន់ទ្រាំសកម្មនៃរបុំ armature ម៉ូទ័រ, ;
• ប្រតិកម្ម inductive នៃ winding armature ម៉ូតូ, ;
• មេគុណកម្លាំងបង្វិលរបស់ម៉ាស៊ីន, ;
• ពេលនៃនិចលភាពនៃ rotor ម៉ូទ័រ, .

ប៉ារ៉ាម៉ែត្រផ្ទុក និងប្រអប់លេខ៖

• ពេលនៃនិចលភាពនៃបន្ទុក, ;
• សមាមាត្រឧបករណ៍, .

អត្ថបទជាក់ស្តែងមិនមានរូបមន្តគណិតវិទ្យាទេ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាជាការចង់បានដែលអ្នកអានមានចំណេះដឹងជាមូលដ្ឋានក្នុងទ្រឹស្តីនៃការគ្រប់គ្រងដោយស្វ័យប្រវត្តិ ក៏ដូចជាបទពិសោធន៍ក្នុងការធ្វើគំរូនៅក្នុងបរិយាកាស Simulink ដើម្បីយល់ពីសម្ភារៈដែលបានស្នើឡើង។

គំរូប្រព័ន្ធ

ចូរយើងពិចារណាប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងលីនេអ៊ែរសម្រាប់ល្បឿនមុំនៃដ្រាយអគ្គីសនី servo ដែលជាដ្យាក្រាមប្លុកសាមញ្ញដែលត្រូវបានបង្ហាញខាងក្រោម។

អនុលោមតាមរចនាសម្ព័ន្ធដែលបានផ្តល់ឱ្យគំរូនៃប្រព័ន្ធបែបនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងបរិយាកាស Simulink ។

ម៉ូដែលនៃដ្រាយអគ្គិសនី (ប្រព័ន្ធរង actuator អគ្គិសនី) និងការផ្ទុក inertial (ប្រព័ន្ធរងការផ្ទុក) ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយប្រើប្លុកបណ្ណាល័យគំរូរូបវន្ត ស៊ីមស្កាប:

• ម៉ូដែលដ្រាយអគ្គិសនី,

• គំរូបន្ទុកអសកម្ម។

ម៉ូដែលដ្រាយអគ្គិសនី និងបន្ទុកក៏រួមបញ្ចូលប្រព័ន្ធរងរបស់ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញានៃបរិមាណរូបវន្តផ្សេងៗផងដែរ៖

• ចរន្តដែលហូរនៅក្នុងរបុំ armature នៃម៉ូទ័រ (ប្រព័ន្ធរង A),

• វ៉ុលនៅលើរបុំរបស់វា (ប្រព័ន្ធរង V),

• ល្បឿនមុំនៃវត្ថុបញ្ជា (ប្រព័ន្ធរងΩ) ។

មុននឹងកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្ររបស់ឧបករណ៍បញ្ជា PID សូមដំណើរការគំរូសម្រាប់ការគណនា ដោយទទួលយកមុខងារផ្ទេរឧបករណ៍បញ្ជា។ . លទ្ធផលក្លែងធ្វើសម្រាប់សញ្ញាបញ្ចូល 150 rpm ត្រូវបានបង្ហាញខាងក្រោម។

តាមការវិភាគនៃក្រាហ្វខាងលើវាច្បាស់ណាស់ថា:

• កូអរដោនេលទ្ធផលនៃប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យមិនឈានដល់តម្លៃដែលបានបញ្ជាក់ទេ i.e. មានកំហុសឋិតិវន្តនៅក្នុងប្រព័ន្ធ។
• វ៉ុលនៅលើរបុំម៉ូទ័រឈានដល់តម្លៃ 150 V នៅដើមនៃការក្លែងធ្វើដែលនឹងនាំឱ្យមានការបរាជ័យរបស់វាដោយសារតែការផ្គត់ផ្គង់វ៉ុលធំជាងបន្ទាប់បន្សំ (24 V) ទៅនឹងរបុំរបស់វា។

អនុញ្ញាតឱ្យការឆ្លើយតបរបស់ប្រព័ន្ធទៅនឹងការជំរុញតែមួយត្រូវតែបំពេញតាមតម្រូវការដូចខាងក្រោមៈ

• Overshoot (Overshoot) មិនលើសពី 10%
• ពេលវេលាកើនឡើងតិចជាង 0.8 វិ។
• ពេលវេលាបណ្តោះអាសន្ន (ពេលវេលាទូទាត់) តិចជាង 2 វិ។

លើសពីនេះទៀតនិយតករត្រូវតែកំណត់វ៉ុលដែលបានផ្គត់ផ្គង់ទៅម៉ូទ័រ winding ទៅតម្លៃនៃវ៉ុលផ្គត់ផ្គង់។

ការដំឡើងឧបករណ៍បញ្ជា

ប៉ារ៉ាម៉ែត្រឧបករណ៍បញ្ជាត្រូវបានកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធដោយប្រើឧបករណ៍ ឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា PIDដែលអាចរកបានដោយផ្ទាល់នៅក្នុងបង្អួចប៉ារ៉ាម៉ែត្រប្លុក PID Controller ។

កម្មវិធីត្រូវបានបើកដំណើរការដោយចុចប៊ូតុងមួយ។ បទភ្លេង…ដែលមានទីតាំងនៅលើបន្ទះ ការលៃតម្រូវដោយស្វ័យប្រវត្តិ. គួរកត់សម្គាល់ថាមុនពេលអនុវត្តដំណាក់កាលនៃការកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រឧបករណ៍បញ្ជាវាចាំបាច់ត្រូវជ្រើសរើសប្រភេទរបស់វា (P, PI, PD ។ ល។ ) ក៏ដូចជាប្រភេទរបស់វា (អាណាឡូកឬដាច់ពីគ្នា) ។

ដោយសារតម្រូវការមួយក្នុងចំណោមតម្រូវការគឺកំណត់កូអរដោនេលទ្ធផលរបស់វា (វ៉ុលនៅលើរបុំម៉ូទ័រ) ជួរវ៉ុលដែលអាចអនុញ្ញាតបានគួរតែត្រូវបានបញ្ជាក់។ សម្រាប់​ការ​នេះ:

1. ចូលទៅកាន់ផ្ទាំង ទិន្នផលតិត្ថិភាព.
2. ចុចលើប៊ូតុងទង់ កំណត់ទិន្នផលជាលទ្ធផលដែលវាលសម្រាប់កំណត់ព្រំដែនខាងលើ (ដែនកំណត់ខាងលើ) និងខាងក្រោម (ដែនកំណត់ទាប) នៃជួរតម្លៃលទ្ធផលត្រូវបានធ្វើឱ្យសកម្ម។
3. កំណត់ព្រំដែនជួរ។

ប្រតិបត្តិការត្រឹមត្រូវនៃអង្គភាពនិយតករដែលជាផ្នែកមួយនៃប្រព័ន្ធពាក់ព័ន្ធនឹងការប្រើប្រាស់វិធីសាស្រ្តក្នុងគោលបំណងប្រយុទ្ធប្រឆាំងនឹងតិត្ថិភាពនៃអាំងតេក្រាល។ ប្លុកអនុវត្តវិធីពីរយ៉ាង៖ ការគណនាថយក្រោយ និងការគៀប។ ព័ត៌មានលម្អិតអំពីវិធីសាស្រ្តទាំងនេះមានទីតាំងនៅ នៅទីនេះ. ម៉ឺនុយទម្លាក់ចុះការជ្រើសរើសវិធីសាស្ត្រមានទីតាំងនៅលើបន្ទះ ប្រឆាំងនឹងខ្យល់.

ក្នុងករណីនេះយើងនឹងសរសេរតម្លៃ 24 និង -24 នៅក្នុងវាល ដែនកំណត់ខាងលើ и ដែនកំណត់ទាប ដូច្នោះហើយក៏ប្រើវិធីសាស្ត្រគៀបដើម្បីលុបបំបាត់ការតិត្ថិភាពអាំងតេក្រាលផងដែរ។

អ្នកអាចកត់សំគាល់ថារូបរាងនៃប្លុកនិយតករបានផ្លាស់ប្តូរ: សញ្ញាតិត្ថិភាពបានលេចឡើងនៅជាប់ច្រកទិន្នផលនៃប្លុក។

បន្ទាប់មកទទួលយកការផ្លាស់ប្តូរទាំងអស់ដោយចុចប៊ូតុង អនុវត្តត្រឡប់ទៅផ្ទាំង ចម្បង жимажимаемкнопку បទភ្លេង…ដែលនឹងបើកបង្អួចកម្មវិធី PIDTuner ថ្មី។

នៅក្នុងតំបន់ក្រាហ្វិកនៃបង្អួចដំណើរការបណ្តោះអាសន្នពីរត្រូវបានបង្ហាញ: ជាមួយនឹងប៉ារ៉ាម៉ែត្របច្ចុប្បន្ននៃឧបករណ៍បញ្ជា i.e. សម្រាប់ឧបករណ៍បញ្ជាដែលមិនបានកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធ និងសម្រាប់តម្លៃដែលបានជ្រើសរើសដោយស្វ័យប្រវត្តិ។ តម្លៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រថ្មីអាចត្រូវបានមើលដោយចុចប៊ូតុង បង្ហាញប៉ារ៉ាម៉ែត្រដែលមានទីតាំងនៅលើរបារឧបករណ៍។ នៅពេលអ្នកចុចប៊ូតុង តារាងពីរនឹងបង្ហាញឡើង៖ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រដែលបានជ្រើសរើសរបស់ឧបករណ៍បញ្ជា (ប៉ារ៉ាម៉ែត្រឧបករណ៍បញ្ជា) និងការវាយតម្លៃលក្ខណៈនៃដំណើរការបណ្តោះអាសន្នជាមួយនឹងប៉ារ៉ាម៉ែត្រដែលបានជ្រើសរើស (ប្រសិទ្ធភាពនិងភាពរឹងមាំ)។

ដូចដែលអាចមើលឃើញពីតម្លៃនៃតារាងទីពីរមេគុណឧបករណ៍បញ្ជាដែលបានគណនាដោយស្វ័យប្រវត្តិបំពេញតម្រូវការទាំងអស់។

ការកំណត់និយតករត្រូវបានបញ្ចប់ដោយចុចប៊ូតុងដែលមានត្រីកោណពណ៌បៃតងដែលមានទីតាំងនៅខាងស្តាំប៊ូតុង បង្ហាញប៉ារ៉ាម៉ែត្របន្ទាប់ពីនោះតម្លៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រថ្មីនឹងផ្លាស់ប្តូរដោយស្វ័យប្រវត្តិនៅក្នុងវាលដែលត្រូវគ្នានៅក្នុងបង្អួចការកំណត់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រប្លុក PID Controller ។

លទ្ធផលនៃការក្លែងធ្វើប្រព័ន្ធជាមួយនឹងឧបករណ៍បញ្ជាដែលបានលៃតម្រូវសម្រាប់សញ្ញាបញ្ចូលជាច្រើនត្រូវបានបង្ហាញខាងក្រោម។ នៅកម្រិតសញ្ញាបញ្ចូលខ្ពស់ (បន្ទាត់ពណ៌ខៀវ) ប្រព័ន្ធនឹងដំណើរការក្នុងរបៀបតិត្ថិភាពវ៉ុល។

ចំណាំថាឧបករណ៍ PID Tuner ជ្រើសរើសមេគុណឧបករណ៍បញ្ជាដោយផ្អែកលើគំរូលីនេអ៊ែរ ដូច្នេះនៅពេលផ្លាស់ទីទៅគំរូមិនមែនលីនេអ៊ែរ វាចាំបាច់ក្នុងការបញ្ជាក់ប៉ារ៉ាម៉ែត្ររបស់វា។ ក្នុងករណីនេះអ្នកអាចប្រើកម្មវិធី ឧបករណ៍បង្កើនប្រសិទ្ធភាពឆ្លើយតប.

អក្សរសាស្រ្ត

1. សៀវភៅណែនាំអំពីច្បាប់លៃតម្រូវឧបករណ៍បញ្ជា PI និង PID ។ Aidan O'Dwyer
2. ការរចនាប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យ PID និងការលៃតម្រូវដោយស្វ័យប្រវត្តិដោយប្រើ MATLAB, Simulink ។ លោក Wang L.
3. ការគ្រប់គ្រង PID ក្នុងទម្រង់មិនតឹងរ៉ឹង។ Karpov V.E.
4. ឧបករណ៍បញ្ជា PID ។ បញ្ហានៃការអនុវត្ត។ ផ្នែកទី 1, 2. Denisenko V.

ប្រភព: www.habr.com