یہ مضمون سمولنک ماحول میں PID کنٹرولرز کو ٹیوننگ کرنے کے لیے خودکار طریقوں کے لیے وقف مضامین کا ایک سلسلہ شروع کرتا ہے۔ آج ہم یہ معلوم کریں گے کہ پی آئی ڈی ٹونر ایپلی کیشن کے ساتھ کیسے کام کیا جائے۔
تعارف
بند لوپ کنٹرول سسٹم میں صنعت میں استعمال ہونے والے سب سے زیادہ مقبول قسم کے کنٹرولرز کو PID کنٹرولرز سمجھا جا سکتا ہے۔ اور اگر انجینئرز اپنے طالب علمی کے زمانے سے کنٹرولر کی ساخت اور آپریشن کے اصول کو یاد رکھتے ہیں، تو اس کی ترتیب، یعنی کنٹرولر گتانک کا حساب ابھی بھی ایک مسئلہ ہے۔ غیر ملکی (مثال کے طور پر، [1، 2]) اور ملکی (مثال کے طور پر، [3، 4]) ادب کی ایک بڑی مقدار موجود ہے، جہاں ریگولیٹرز کی ایڈجسٹمنٹ کو خودکار کنٹرول تھیوری کی بجائے پیچیدہ زبان میں بیان کیا گیا ہے۔
مضامین کا یہ سلسلہ سمولنک ٹولز کا استعمال کرتے ہوئے PID کنٹرولرز کو ٹیون کرنے کے خودکار طریقے بیان کرے گا جیسے:
- پی آئی ڈی ٹونر
- رسپانس آپٹیمائزر
- کنٹرول سسٹم ٹونر،
- فریکوینسی رسپانس بیسڈ پی آئی ڈی ٹونر،
- بند لوپ PID آٹو ٹونر۔
کنٹرول سسٹم کا آبجیکٹ ایک الیکٹرک ڈرائیو ہو گا جس پر مبنی ڈی سی موٹر مستقل میگنےٹ سے پرجوش ہو گی، جو کہ جڑی بوجھ کے لیے گیئر باکس کے ساتھ مل کر کام کرے گی، جس میں درج ذیل پیرامیٹرز ہوں گے۔
- موٹر سپلائی وولٹیج، ;
- موٹر آرمچر سمیٹ کی فعال مزاحمت، ;
- موٹر آرمچر وائنڈنگ کا انڈکٹو ری ایکٹنس، ;
- انجن ٹارک گتانک، ;
- موٹر روٹر کی جڑتا کا لمحہ، .
لوڈ اور گیئر باکس پیرامیٹرز:
- بوجھ کی جڑت کا لمحہ، ;
- گیئر تناسب، .
مضامین عملی طور پر ریاضیاتی فارمولوں پر مشتمل نہیں ہیں، تاہم، یہ ضروری ہے کہ قاری کو خودکار کنٹرول کے نظریہ کے بارے میں بنیادی معلومات کے ساتھ ساتھ مجوزہ مواد کو سمجھنے کے لیے Simulink ماحول میں ماڈلنگ کا تجربہ ہو۔
سسٹم ماڈل
آئیے سروو الیکٹرک ڈرائیو کی کونیی رفتار کے لیے ایک لکیری کنٹرول سسٹم پر غور کریں، جس کا ایک آسان بلاک ڈایاگرام ذیل میں پیش کیا گیا ہے۔
دیئے گئے ڈھانچے کے مطابق، اس طرح کے نظام کا ایک ماڈل Simulink ماحول میں بنایا گیا تھا.
الیکٹرک ڈرائیو (الیکٹرک ایکچیویٹر سب سسٹم) اور انٹریل لوڈ (لوڈ سب سسٹم) کے ماڈل فزیکل ماڈلنگ لائبریری بلاکس کا استعمال کرتے ہوئے بنائے گئے تھے۔ :
- الیکٹرک ڈرائیو ماڈل،
- inertial بوجھ ماڈل.
الیکٹرک ڈرائیو اور لوڈ ماڈلز میں مختلف جسمانی مقداروں کے سینسر سب سسٹم بھی شامل ہیں:
- موٹر کے آرمیچر وائنڈنگ میں کرنٹ بہتا ہے (سب سسٹم اے)،
- اس کے سمیٹنے پر وولٹیج (سب سسٹم V)،
- کنٹرول آبجیکٹ کی کونیی رفتار (سب سسٹم Ω)۔
پی آئی ڈی کنٹرولر کے پیرامیٹرز کو ترتیب دینے سے پہلے، آئیے کنٹرولر کے ٹرانسفر فنکشن کو قبول کرتے ہوئے حساب کے لیے ماڈل کو چلائیں۔ . 150 rpm کے ان پٹ سگنل کے تخروپن کے نتائج ذیل میں دکھائے گئے ہیں۔
مندرجہ بالا گراف کے تجزیہ سے یہ واضح ہے کہ:
- کنٹرول سسٹم کا آؤٹ پٹ کوآرڈینیٹ مخصوص قدر تک نہیں پہنچتا، یعنی سسٹم میں ایک مستحکم خرابی ہے۔
- موٹر وائنڈنگز پر وولٹیج سمولیشن کے آغاز میں 150 V کی قدر تک پہنچ جاتا ہے، جو اس کے وائنڈنگز کو برائے نام (24 V) سے زیادہ وولٹیج کی فراہمی کی وجہ سے اس کی ناکامی کا باعث بنے گا۔
ایک واحد تسلسل پر سسٹم کے ردعمل کو درج ذیل تقاضوں کو پورا کرنے دیں۔
- اوور شوٹ (اوور شوٹ) 10٪ سے زیادہ نہیں،
- اٹھنے کا وقت 0.8 سیکنڈ سے کم،
- عارضی وقت (سیٹلنگ ٹائم) 2 سیکنڈ سے کم۔
اس کے علاوہ، ریگولیٹر کو موٹر وائنڈنگ کو فراہم کردہ وولٹیج کو سپلائی وولٹیج کی قدر تک محدود کرنا چاہیے۔
کنٹرولر ترتیب دینا
کنٹرولر کے پیرامیٹرز کو ٹول کا استعمال کرتے ہوئے ترتیب دیا گیا ہے۔ جو کہ براہ راست PID کنٹرولر بلاک پیرامیٹرز ونڈو میں دستیاب ہے۔
ایپلیکیشن ایک بٹن دبانے سے شروع کی جاتی ہے۔ ٹیون…پینل پر واقع ہے خودکار ٹیوننگ. یہ قابل غور ہے کہ کنٹرولر پیرامیٹرز کو ترتیب دینے کے مرحلے کو انجام دینے سے پہلے، اس کی قسم (P، PI، PD، وغیرہ) کے ساتھ ساتھ اس کی قسم (اینالاگ یا مجرد) کو بھی منتخب کرنا ضروری ہے۔
چونکہ ضروریات میں سے ایک اس کے آؤٹ پٹ کوآرڈینیٹ (موٹر وائنڈنگ پر وولٹیج) کو محدود کرنا ہے، اس لیے قابل اجازت وولٹیج کی حد کی وضاحت کی جانی چاہیے۔ اس کے لیے:
- ٹیب پر جائیں۔ آؤٹ پٹ سیچوریشن.
- پرچم کے بٹن پر کلک کریں۔ محدود پیداوار، جس کے نتیجے میں آؤٹ پٹ ویلیو رینج کی اوپری (اوپر کی حد) اور نچلی (نچلی حد) کی حدود کو ترتیب دینے کے فیلڈز چالو ہوجاتے ہیں۔
- رینج کی حدود طے کریں۔
نظام کے ایک حصے کے طور پر ریگولیٹر یونٹ کے درست آپریشن میں ایسے طریقوں کا استعمال شامل ہے جس کا مقصد انٹیگرل سنترپتی کا مقابلہ کرنا ہے۔ بلاک دو طریقے لاگو کرتا ہے: بیک کیلکولیشن اور کلیمپنگ۔ ان طریقوں کے بارے میں تفصیلی معلومات موجود ہیں۔ . طریقہ انتخاب ڈراپ ڈاؤن مینو پینل پر واقع ہے۔ اینٹی ونڈ اپ.
اس صورت میں، ہم فیلڈز میں ویلیو 24 اور -24 لکھیں گے۔ بالائی حد и کم حد اس کے مطابق، اور لازمی سنترپتی کو ختم کرنے کے لئے کلیمپنگ کا طریقہ بھی استعمال کریں۔
آپ دیکھ سکتے ہیں کہ ریگولیٹر بلاک کی ظاہری شکل بدل گئی ہے: بلاک کے آؤٹ پٹ پورٹ کے ساتھ ایک سنترپتی نشان ظاہر ہوا ہے۔
اگلا، بٹن دبا کر تمام تبدیلیاں قبول کریں۔ کا اطلاق کریں، ٹیب پر واپس جائیں۔ مین нажимаем ٹیون…، جو ایک نئی PIDTuner ایپلیکیشن ونڈو کھولے گا۔
ونڈو کے گرافیکل ایریا میں، دو عارضی عمل ظاہر ہوتے ہیں: کنٹرولر کے موجودہ پیرامیٹرز کے ساتھ، یعنی غیر ترتیب شدہ کنٹرولر کے لیے، اور خود بخود منتخب ہونے والی اقدار کے لیے۔ بٹن پر کلک کرکے پیرامیٹر کی نئی اقدار دیکھی جا سکتی ہیں۔ پیرامیٹرز دکھائیں۔ٹول بار پر واقع ہے۔ جب آپ بٹن دبائیں گے تو دو میزیں نمودار ہوں گی: کنٹرولر کے منتخب پیرامیٹرز (کنٹرولر پیرامیٹرز) اور منتخب پیرامیٹرز (کارکردگی اور مضبوطی) کے ساتھ عارضی عمل کی خصوصیات کا اندازہ۔
جیسا کہ دوسرے جدول کی قدروں سے دیکھا جا سکتا ہے، خود بخود کیلکولیشن شدہ کنٹرولر گتانک تمام ضروریات کو پورا کرتے ہیں۔
ریگولیٹر کی ترتیب بٹن کے دائیں جانب واقع سبز مثلث کے ساتھ بٹن کو دبانے سے مکمل ہوتی ہے۔ پیرامیٹرز دکھائیں۔جس کے بعد پی آئی ڈی کنٹرولر بلاک پیرامیٹر سیٹنگ ونڈو میں متعلقہ فیلڈز میں پیرامیٹر کی نئی قدریں خود بخود تبدیل ہو جائیں گی۔
کئی ان پٹ سگنلز کے لیے ٹیونڈ کنٹرولر کے ساتھ سسٹم کی تقلید کے نتائج ذیل میں دکھائے گئے ہیں۔ ہائی ان پٹ سگنل لیولز (بلیو لائن) پر، سسٹم وولٹیج سنترپتی موڈ میں کام کرے گا۔
نوٹ کریں کہ پی آئی ڈی ٹیونر ٹول لائنرائزڈ ماڈل کی بنیاد پر کنٹرولر کوفیشینٹس کا انتخاب کرتا ہے، لہذا جب نان لائنر ماڈل کی طرف جاتے ہیں، تو اس کے پیرامیٹرز کو واضح کرنا ضروری ہے۔ اس صورت میں، آپ درخواست استعمال کر سکتے ہیں .
ادب
- PI اور PID کنٹرولر ٹیوننگ رولز کی ہینڈ بک۔ ایڈن اوڈائر
- MATLAB، Simulink کا استعمال کرتے ہوئے PID کنٹرول سسٹم ڈیزائن اور خودکار ٹیوننگ۔ وانگ ایل۔
- غیر سخت شکل میں PID کنٹرول۔ کارپوف V.E.
- پی آئی ڈی کنٹرولرز۔ نفاذ کے مسائل۔ حصے 1، 2. ڈینیسینکو وی.
ماخذ: www.habr.com