මෙම ලිපිය Simulink පරිසරය තුළ PID පාලක සුසර කිරීම සඳහා ස්වයංක්‍රීය ක්රම සඳහා කැප වූ ලිපි මාලාවක් ආරම්භ කරයි. අද අපි PID Tuner යෙදුම සමඟ වැඩ කරන්නේ කෙසේදැයි සොයා බලමු.
හැඳින්වීම
සංවෘත ලූප පාලන පද්ධතිවල කර්මාන්තයේ භාවිතා වන වඩාත් ජනප්‍රිය පාලක වර්ගය PID පාලක ලෙස සැලකිය හැකිය. ඉංජිනේරුවන් ඔවුන්ගේ ශිෂ්‍ය කාලයේ සිට පාලකයේ ක්‍රියාකාරිත්වයේ ව්‍යුහය සහ මූලධර්මය මතක තබා ගන්නේ නම්, එහි වින්‍යාසය, i.e. පාලක සංගුණක ගණනය කිරීම තවමත් ගැටලුවකි. විදේශීය (උදාහරණයක් ලෙස, [1, 2]) සහ දේශීය (උදාහරණයක් ලෙස, [3, 4]) සාහිත්‍ය විශාල ප්‍රමාණයක් ඇත, එහිදී නියාමකයන්ගේ ගැලපීම ස්වයංක්‍රීය පාලන න්‍යායේ තරමක් සංකීර්ණ භාෂාවෙන් පැහැදිලි කෙරේ.
මෙම ලිපි මාලාව Simulink මෙවලම් භාවිතයෙන් PID පාලක සුසර කිරීමට ස්වයංක්‍රීය ක්රම විස්තර කරනු ඇත:
- PID සුසරකය
- ප්‍රතිචාර ප්‍රශස්තකරණය
- පාලන පද්ධති සුසරකය,
- සංඛ්‍යාත ප්‍රතිචාර පාදක PID සුසරකය,
- සංවෘත-ලූප් PID Autotuner.
පාලන පද්ධතියේ පරමාර්ථය වනුයේ ස්ථිර චුම්බක මගින් උද්දීපනය කරන ලද DC මෝටරයක් මත පදනම් වූ විදුලි ධාවකයක් වන අතර, පහත සඳහන් පරාමිතීන් සමඟ අවස්ථිති භාරය සඳහා ගියර් පෙට්ටියක් සමඟ එකට ක්රියා කරයි:
- මෝටර් සැපයුම් වෝල්ටීයතාව, ;
- මෝටර් ආමේචර එතීෙම් ක්‍රියාකාරී ප්‍රතිරෝධය, ;
- මෝටර් ආමේචරයේ එතීෙම් ප්‍රේරක ප්‍රතික්‍රියාව, ;
- එන්ජින් ව්යවර්ථ සංගුණකය, ;
- මෝටර් රෝටරයේ අවස්ථිති මොහොත, .
පැටවීම සහ ගියර් පෙට්ටිය පරාමිතීන්:
- බර පැටවීමේ අවස්ථිති මොහොත, ;
- ගියර් අනුපාතය, .
ලිපිවල ප්‍රායෝගිකව ගණිතමය සූත්‍ර අඩංගු නොවේ, කෙසේ වෙතත්, පාඨකයාට ස්වයංක්‍රීය පාලනය පිළිබඳ න්‍යාය පිළිබඳ මූලික දැනුමක් මෙන්ම යෝජිත ද්‍රව්‍ය අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා Simulink පරිසරයේ ආකෘති නිර්මාණය කිරීමේ අත්දැකීම් තිබීම යෝග්‍ය වේ.
පද්ධති ආකෘතිය
සර්වෝ විදුලි ධාවකයක කෝණික ප්‍රවේගය සඳහා රේඛීය පාලන පද්ධතියක් සලකා බලමු, එහි සරල කළ බ්ලොක් රූප සටහනක් පහත දැක්වේ.
ලබා දී ඇති ව්යුහයට අනුකූලව, එවැනි පද්ධතියක ආකෘතියක් Simulink පරිසරය තුළ ගොඩනගා ඇත.
විද්‍යුත් ධාවකයේ (විද්‍යුත් ක්‍රියාකාරක උප පද්ධතිය) සහ අවස්ථිති භාරයේ (පූරණ උප පද්ධතිය) ආකෘති නිර්මාණය කරන ලද්දේ භෞතික ආකෘති නිර්මාණ පුස්තකාල කුට්ටි භාවිතා කරමිනි. :
- විදුලි ධාවකය ආකෘතිය,
- අවස්ථිති පැටවුම් ආකෘතිය.
විද්‍යුත් ධාවක සහ පැටවුම් මාදිලිවල විවිධ භෞතික ප්‍රමාණවල සංවේදක උප පද්ධති ද ඇතුළත් වේ:
- මෝටරයේ ආමේචර දඟරයේ ගලා යන ධාරාව (උප පද්ධතිය A),
- එහි එතීෙම් වෝල්ටීයතාවය (උප පද්ධතිය V),
- පාලන වස්තුවේ කෝණික වේගය (උප පද්ධතිය Ω).
PID පාලකයේ පරාමිතීන් සැකසීමට පෙර, පාලකයේ මාරු කිරීමේ කාර්යය පිළිගනිමින් ගණනය කිරීම සඳහා ආකෘතිය ධාවනය කරමු. . 150 rpm ආදාන සංඥාවක් සඳහා අනුකරණ ප්රතිඵල පහත දැක්වේ.
ඉහත ප්‍රස්ථාර විශ්ලේෂණයෙන් පැහැදිලි වන්නේ:
- පාලන පද්ධතියේ ප්රතිදාන ඛණ්ඩාංකය නිශ්චිත අගයට ළඟා නොවේ, i.e. පද්ධතියේ ස්ථිතික දෝෂයක් ඇත.
- මෝටර් එතීෙම් මත වෝල්ටීයතාවය සමාකරණයේ ආරම්භයේ දී 150 V අගයකට ළඟා වන අතර, එහි එතීෙම් සඳහා නාමික (24 V) ට වඩා වැඩි වෝල්ටීයතාවයක් සැපයීම හේතුවෙන් එහි අසාර්ථකත්වයට තුඩු දෙනු ඇත.
එක් ආවේගයකට පද්ධතියේ ප්‍රතිචාරය පහත අවශ්‍යතා සපුරාලීමට ඉඩ දෙන්න:
- overshoot (Overshoot) 10% ට වඩා වැඩි නොවේ,
- නැගීමේ කාලය තත්පර 0.8 ට අඩු,
- සංක්‍රාන්ති කාලය (නිරවුල් කිරීමේ කාලය) තත්පර 2 ට අඩු.
මීට අමතරව, නියාමකය විසින් මෝටර් වංගු කිරීමට සපයන වෝල්ටීයතාවය සැපයුම් වෝල්ටීයතාවයේ අගයට සීමා කළ යුතුය.
පාලකය සැකසීම
පාලක පරාමිතීන් මෙවලම භාවිතයෙන් වින්‍යාස කර ඇත , PID Controller block parameters කවුළුවෙන් කෙලින්ම ලබා ගත හැක.
බොත්තමක් එබීමෙන් යෙදුම දියත් කෙරේ සුසර කරන්න...පැනලය මත පිහිටා ඇත ස්වයංක්‍රීය සුසර කිරීම. පාලක පරාමිතීන් සැකසීමේ අදියර සිදු කිරීමට පෙර, එහි වර්ගය (P, PI, PD, ආදිය) මෙන්ම එහි වර්ගය (ඇනලොග් හෝ විවික්ත) තෝරා ගැනීමට අවශ්ය බව සඳහන් කිරීම වටී.
එක් අවශ්‍යතාවයක් වන්නේ එහි ප්රතිදාන ඛණ්ඩාංකය (මෝටර් එතීෙම් මත වෝල්ටීයතාව) සීමා කිරීම බැවින්, අවසර ලත් වෝල්ටීයතා පරාසය නියම කළ යුතුය. මේ වෙනුවෙන්:
- ටැබ් එකට යන්න ප්රතිදාන සන්තෘප්තිය.
- කොඩි බොත්තම මත ක්ලික් කරන්න ප්රතිදානය සීමා කරන්න, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස නිමැවුම් අගය පරාසයේ ඉහළ (ඉහළ සීමාව) සහ පහළ (පහළ සීමාව) මායිම් සැකසීම සඳහා ක්ෂේත්‍ර සක්‍රිය වේ.
- පරාස මායිම් සකසන්න.
පද්ධතියේ කොටසක් ලෙස නියාමක ඒකකයේ නිවැරදි ක්‍රියාකාරිත්වයට අනුකලිත සන්තෘප්තියට එරෙහිව සටන් කිරීම අරමුණු කරගත් ක්රම භාවිතා කිරීම ඇතුළත් වේ. බ්ලොක් ක්රම දෙකක් ක්රියාත්මක කරයි: ආපසු ගණනය කිරීම සහ කලම්ප කිරීම. මෙම ක්රම පිළිබඳ සවිස්තරාත්මක තොරතුරු පිහිටා ඇත . ක්රම තේරීමේ පතන මෙනුව පැනලයේ පිහිටා ඇත විරෝධී සුළං.
මෙම අවස්ථාවේදී, අපි ක්ෂේත්රවල 24 සහ -24 අගයන් ලියන්නෙමු ඉහළ සීමාව и පහළ සීමාව ඒ අනුව, සහ සමෝධානික සන්තෘප්තිය ඉවත් කිරීම සඳහා කලම්ප ක්‍රමය භාවිතා කරන්න.
නියාමක බ්ලොක් එකේ පෙනුම වෙනස් වී ඇති බව ඔබට පෙනෙනු ඇත: බ්ලොක් එකේ ප්රතිදාන පෝට් එක අසල සන්තෘප්ත ලකුණක් දර්ශනය වී ඇත.
ඊළඟට, බොත්තම එබීමෙන් සියලු වෙනස්කම් පිළිගන්න අදාළ, ටැබය වෙත ආපසු යන්න ප්රධාන සහ බොත්තම ඔබන්න සුසර කරන්න..., නව PIDTuner යෙදුම් කවුළුවක් විවෘත කරනු ඇත.
කවුළුවේ චිත්රක ප්රදේශය තුළ, අස්ථිර ක්රියාවලීන් දෙකක් දර්ශනය වේ: පාලකයේ වත්මන් පරාමිතීන් සමඟ, i.e. වින්‍යාස නොකළ පාලකයක් සඳහා සහ ස්වයංක්‍රීයව තෝරාගත් අගයන් සඳහා. බොත්තම ක්ලික් කිරීමෙන් නව පරාමිති අගයන් බැලිය හැක පරාමිතීන් පෙන්වන්නමෙවලම් තීරුව මත පිහිටා ඇත. ඔබ බොත්තම එබූ විට, වගු දෙකක් දිස්වනු ඇත: පාලකයේ තෝරාගත් පරාමිති (පාලක පරාමිතීන්) සහ තෝරාගත් පරාමිති (කාර්ය සාධනය සහ ශක්තිමත් බව) සමඟ තාවකාලික ක්රියාවලියේ ලක්ෂණ තක්සේරු කිරීම.
දෙවන වගුවේ අගයන්ගෙන් දැකිය හැකි පරිදි, ස්වයංක්‍රීයව ගණනය කරන ලද පාලක සංගුණක සියලු අවශ්‍යතා සපුරාලයි.
බොත්තමේ දකුණු පස ඇති හරිත ත්රිකෝණයක් සහිත බොත්තම එබීමෙන් නියාමක සැකසුම සම්පූර්ණ වේ පරාමිතීන් පෙන්වන්න, ඉන්පසු PID පාලක වාරණ පරාමිති සැකසුම් කවුළුවේ අනුරූප ක්ෂේත්රවල නව පරාමිති අගයන් ස්වයංක්‍රීයව වෙනස් වේ.
ආදාන සංඥා කිහිපයක් සඳහා සුසර කරන ලද පාලකයක් සහිත පද්ධතියක් අනුකරණය කිරීමේ ප්රතිඵල පහත දැක්වේ. ඉහළ ආදාන සංඥා මට්ටම් (නිල් රේඛාව) වලදී, පද්ධතිය වෝල්ටීයතා සන්තෘප්ත මාදිලියේ ක්රියා කරනු ඇත.
PID Tuner මෙවලම රේඛීය ආකෘතියක් මත පදනම්ව පාලක සංගුණක තෝරා ගන්නා බව සලකන්න, එබැවින් රේඛීය නොවන ආකෘතියකට ගමන් කරන විට, එහි පරාමිතීන් පැහැදිලි කිරීම අවශ්ය වේ. මෙම අවස්ථාවේදී, ඔබට යෙදුම භාවිතා කළ හැකිය .
සාහිත්යය
- PI සහ PID පාලක සුසර කිරීමේ නීති අත්පොත. Aidan O'Dwyer
- MATLAB, Simulink භාවිතා කරමින් PID පාලන පද්ධති නිර්මාණය සහ ස්වයංක්‍රීය සුසර කිරීම. වැන්ග් එල්.
- දැඩි නොවන ආකාරයෙන් PID පාලනය. කාර්පොව් වී.ඊ.
- PID පාලක. ක්රියාත්මක කිරීමේ ගැටළු. කොටස් 1, 2. ඩෙනිසෙන්කෝ වී.
මූලාශ්රය: www.habr.com