مهندسی برق و ابزار دقیق

كنترلر هاي صنعتي , PID كنترلر ها

ساختار يك سيستم كنترلي حلقه بسته ساده بصورت زير مي باشد:

استفاده از كنترلر هاي صنعتي:

1-كنترلر on/ff

در اين كنترلر با با تعيين يك set point مناسب فرايند كنترلي را حول set pointنگه مي داريم.يك مثال ساده آن ترموستات سماور مي باشد كه تا رسيدن به set point خاموش مي شود و دوباره با كاهش آن از set point سماور را روشن مي كند.عيب مهم اين روش on/ffبيش از حد تجهيزات و افزايش فرسودگي تجهيزات مي باشد.

2-استفاده از dead band

در اين كنترلر با قرار دادن يك محدوده(LRV,URV) براي set point خاموش و روشن شدن هاي مكرر سيستم را كاهش مي دهند.

3-استفاده از كنترلر تناسبي

براي تشريح اين سيستم يك سيستم كنترلي حلقه بسته را تجسم كنيد،سيگنال خطا حاصل سيگنال ورودي منهاي سيگنال فيدبك مي باشد.در فرايندي مثل دما كه افزايش درجه حرارت بسيار كند است و در ضمن افزايش اندك درجه حرارت خود نويد افزايش بيشتر حرارت را مي دهد .سيستم كنترلر تناسبي به صورت يك ضريب در سيگنال خطا ضرب مي شود آن را بزرگ ميكند تا كنترل روي آن بهتر انجام گيرد.البته افزايش ضريب بهره تناسبي تا حدي مجاز هستيم افزايش آن از يك حدي بيشتر باعث ناپايداري سيستم مي گردد.اين سيستم كنترلر معمولا بصورت تنها بكار نمي رود بلكه با مكمل هاي مشتق گير و انتگرال گير بكار مي رود.

4-كنترال كننده( تناسبي-مشتق گير/انتگرال گير)

با اضافه كردن جز مشتق گير به جز تناسبي با اضافه کردن یک قطب به سیستم باعث سريعتر شدن پاسخ سيستم مي گردد.جز مشتق گير نسبت به تعغيرات سيگنال خطا حساس بوده و نسبت به كوچكترين خطا عكس العمل نشان مي دهد.اين سيستم در فرايندهاي ذاتا كند مثل دما و لول كارايي دارد.اما مهمترين عيب اين سيستم خطاي ماندگار اين سيستم مي باشد كه با استفاده از جز انتگرال گير که یک صفر را به سیستم اضافه می کند اين مشكل حل مي گردد. ولی کاهش سرعت سیستم هم در فرایندهای مهم کاری اشتباه است که مارا مجبور به استفاده از خواص هم مشتق گیر و هم انتگرال گیر می کند.

$\mathrm{u}(t)=\mathrm{MV}(t)=K_p{e(t)} + K_{i}\int_{0}^{t}{e(\tau)}\,{d\tau} + K_{d}\frac{d}{dt}e(t)$

where

$K_p$ : Proportional gain, a tuning parameter

$K_i$ : Integral gain, a tuning parameter

$K_d$ : Derivative gain, a tuning parameter

$e$ : Error $= SP - PV$

$t$ : Time or instantaneous time (the present)

$\tau$ : Variable of integration; takes on values from time 0 to the present $t$ .

انتخاب هرکدام از ضرایب تناسبی ـمشتق گير و انتگرال گير بر روي فراجهش ـ اورشوت ـ زمان نشست و... تايثر مي گذارد كه در جدول زير اثر گذاري آنها را مي توانيد ببينيد.توجه داشته باشيد كه زمان نشست كوچكترـ آورشوت كمتر ـزمان خيز بيشتر براي يك سيستم باعث پاسخ دهي سريعتر مي گردد.

**Effects of *increasing* a parameter independently**
Parameter	Rise time	Overshoot	Settling time	Steady-state error	Stability
$K_p$	Decrease	Increase	Small change	Decrease	Degrade
$K_i$	Decrease	Increase	Increase	Eliminate	Degrade
$K_d$	Minor change	Decrease	Decrease	No effect in theory	Improve if $K_d$ small