PID Kontrol Parametreleri Nasıl Ayarlanır?

Bu yazımızda PID kontrol parametrelerinin ayarlanması yöntemleri ile ilgili temel bilgiler verilmiştir.

Osilasyon Testi Kullanılarak Kontrolör Ayarı Nasıl Yapılır?

Tatmin edici bir kontrol sonucu için uygun bir kontrolör seçimi önemli bir husustur. Kontrol parametrelerinin Kp olması daha da önemlidir. Tn ve Tv, sistem yanıtına uygun şekilde ayarlanmalıdır. Çoğunlukla, kontrolör parametrelerinin ayarlanması, çok kararlı, ancak aynı zamanda çok yavaş bir kontrol döngüsü ile çok dinamik, ancak düzensiz bir kontrol tepkisi arasında bir uzlaşma olarak kalır ve bu da kolaylıkla salınımla sonuçlanabilir ve sonunda kontrol döngüsünü kararsız hale getirir.

Her zaman aynı çalışma noktasında çalışması gereken doğrusal olmayan sistemler için, örneğin; sabit ayar noktası kontrolü, kontrolör parametreleri bu belirli çalışma noktasında sistem yanıtına uyarlanmalıdır. Takip kontrol sistemlerinde ñ olduğu gibi sabit bir çalışma noktası tanımlanamazsa, kontrolör, tüm çalışma aralığında yeterince hızlı ve kararlı bir kontrol sonucu sağlayacak şekilde ayarlanmalıdır.

Uygulamada, kontrolörler genellikle deneylerle belirlenen değerlere göre ayarlanır.

Ancak bunlar mevcut değilse, uygun kontrol parametrelerini belirlemek için sistem yanıtı ayrıntılı olarak analiz edilmeli ve ardından birkaç teorik veya pratik ayar yaklaşımı uygulanmalıdır.

Bir yaklaşım, ilk olarak Ziegler ve Nichols tarafından önerilen ve nihai yöntem olarak adlandırılan bir yöntemdir. Birçok durumda uygulanabilen basit ayarlama sağlar. Ancak bu yöntem, yalnızca kontrollü değişkenin sürekli salınımına izin veren kontrollü sistemlere uygulanabilir.

Bu yöntem için şu şekilde ilerleyin:

– Kontrolörde, Kp ve Tv en düşük değere ve Tn en yüksek değer olacak şekilde ayarlanır. (kontrolörün mümkün olan en küçük etkisi).

– Kontrol edilen sistem manuel olarak istenen çalışma noktasına ayarlanır. (kontrol döngüsünü başlatın).

– Kontrolörün manipüle edilen değişkeni manuel olarak ayarlanan değere ayarlanır ve otomatik çalışma moduna geçilir.

– Kontrol edilen değişken harmonik salınımla karşılaşana kadar Kp artırılmaya (Xp’yi düşürülmeye) devam edilir. Mümkünse, kontrol döngüsünün salınmasını sağlamak için Kp ayarı sırasında ayar noktasında küçük adım değişiklikleri yapılmalıdır.

– Ayarlanan Kp değerini kritik orantısal eylem katsayısı Kp,crit olarak alınır. Gerekirse, birkaç salınımın zamanını alarak ve ortalamalarını hesaplayarak, bir tam salınım genliği için zaman aralığını Tcrit olarak belirlenir.

– Kp,crit ve Tcrit değerlerini tablodaki değerlerle çarpın ve kontrolörde Kp, Tn ve Tv için belirlenen değerler girilir.

 Tu-Tg Yaklaşımıyla Kontrolör Ayarı Nasıl Yapılır?

Kontrollü sistemlerin ayarlanması burada bir PT2 sistemi örneği kullanılarak yapılacaktır.

Tu-Tg yaklaşımı

Ziegler-Nichols yöntemi ve Chien, Hrones ve Reswick yöntemi, sistemin Ks transfer katsayısının, Tu gecikme süresi Tu ve dengeleme süresi Tg parametrelerinin sistem adım yanıtından belirlendiği Tu-Tg yaklaşımına dayanmaktadır.

Aşağıda açıklanan ayar kuralları, analog bilgisayar simülasyonlarını kullanan deneylerin sonucudur.

P-TN sistemleri, Tu-Tg yaklaşımı olarak adlandırılan, yani bir P-T1-TL sistemi kullanılarak yaklaşıklık yoluyla yeterli doğrulukla tanımlanabilir.

Başlangıç ​​noktası, giriş adımı yüksekliği K olan sistem adımı yanıtıdır. Gerekli parametreler (sistemin transfer katsayısı Ks, gecikme süresi Tu ve dengeleme zamanı Tg) şekilde gösterildiği gibi belirlenir.

Transfer fonksiyonu, sistemin Ks’nin hesaplama için gerekli transfer katsayısının belirlenebilmesi için nihai kararlı durum değerine (K*Ks) kadar ölçülmelidir.

Bu yöntemin ana avantajı, sistemin analitik bir tanımının mümkün olmadığı durumlarda da yaklaşıklığın kullanılabilmesidir.

 PI Kontrolörünün Ziegler-Nichols Yöntemine Göre Ayarı Nasıl Yapılır?

P-T1-TL sistemleri üzerindeki deneylere dayanarak, Ziegler ve Nichols, sabit ayar noktası kontrolü için aşağıdaki optimal kontrolör ayarlarını belirlemiştir:

Bu ayar değerlerinin kullanımı genellikle bozulmalara karşı çok iyi yanıt verir.

PI Kontrolörünün Chien, Hrones ve Reswick Yöntemine Göre Ayarı Nasıl Yapılır?

En uygun kontrolör parametrelerini elde etmek için hem bozulmalara yanıt hem de ayar noktası değişikliklerine yanıt incelenmiştir. İki durum için farklı değerler elde edilmiştir. Ayrıca, her durumda farklı kontrol performansı gereksinimlerini karşılayan iki farklı ayar belirtilmiştir.

Bu, aşağıdaki düzenlemelerle sonuçlandı:

Dijital Kontrolörler Nedir, Nasıl Çalışır?

Şimdiye kadar ana odak, analog kontrolörler, diğer bir deyişle, analog bir değer olarak var olan sistem hatasını kullanan kontrolörler, kontrolör çıkış değişkenini analog bir şekilde türetmekti. Bu tip kontrol döngüsünün diyagramı iyi bilinmektedir:

Ancak çoğu zaman sistem hatasının gerçek değerlendirmesini dijital olarak gerçekleştirmek avantajlıdır. Birincisi, sistem hatası ve kontrolör çıktı değişkeni arasındaki ilişki, bir bilgisayarı programlamak için her durumda kullanılabilecek bir algoritma veya formülle tanımlanabildiğinde, bunun programda uygulanması gerektiğinden çok daha esnek bir şekilde tanımlanabilir. analog devre şeklinde. Bir diğeri için, dijital teknoloji, çok sayıda kontrolörün en küçük alana yerleştirilebilmesi için devrelerin önemli ölçüde daha fazla entegre olmasını sağlar. Son olarak, yeterli miktarda işlem kapasitesi olduğunda işlem süresini bölerek, tek bir bilgisayarı çoklu kontrol döngüleri için bir kontrolör olarak kullanmak bile mümkündür.

Değişkenlerin dijital olarak işlenmesini sağlamak için hem referans değişkeni hem de geri besleme değişkeni önce bir analogdan dijitale dönüştürücüde (ADC) dijital değerlere dönüştürülür. Bunlar daha sonra bir dijital karşılaştırma elemanı tarafından birbirinden çıkarılır ve fark dijital kontrol elemanına iletilir. Kontrolör çıkış değişkeni daha sonra bir dijital-analog dönüştürücüde (DAC) bir analog değere dönüştürülür. Dışarıdan, birleştirilmiş dönüştürücü birimi, karşılaştırma elemanı ve kontrol elemanı bir analog kontrolörü andırır.

Bir diyagramda bir dijital kontrolörün yapısı incelenmiştir:

Kontrolörün dijital olarak uygulanmasından kaynaklanan avantajlara çeşitli problemler eşlik eder. Bu nedenle, dijital kontrolörle ilgili bazı değişkenlerin boyutu, kapalı çevrim kontrolünün doğruluğunun sayısallaştırmadan çok fazla etkilenmesini önlemek için yeterince büyük seçilmelidir.

Dijital bilgisayarlar için kalite kriterleri şunlardır:

Dijitalden analoğa dönüştürücünün niceleme çözünürlüğü: Bu, sürekli değer aralığının dijital olarak ne kadar iyi eşlendiğini belirtir. Seçilen çözünürlük, kapalı döngü kontrolü için önemli olan ince noktaların hiçbirinin kaybolmaması için yeterince yüksek olmalıdır.

Analogdan dijitale dönüştürücünün örnekleme hızı: Bu, dönüştürücüde bulunan analog değerlerin ölçüldüğü ve sayısallaştırıldığı frekanstır. Bu, kontrolörün kontrol edilen değişkendeki adım değişikliklerine zamanında yanıt verebilmesi için yeterince yüksek olmalıdır.

Çevrim süresi: Bir analog kapalı döngü kontrolöründen farklı olarak, her dijital bilgisayar saat döngülerinde çalışır. Kullanılan bilgisayarın hızı, tek bir saat döngüsü sırasında (çıkış değerinin hesaplandığı ve giriş değerinin sorgulanmadığı) kontrollü değişkende önemli bir değişiklik meydana gelmeyecek kadar yüksek olmalıdır.

Dijital denetleyicinin performansı, yanıtının, bir analog denetleyici kadar hızlı ve kesin olarak göründüğü kadar yüksek olmalıdır.

KAYNAKÇA:

https://new.siemens.com/global/en/company/sustainability/education/sce/learning-training-documents.html

HAZIRLAYAN: Mehmet Berat Şen

linkedin.com/in/mehmet-berat-şen-583108167

KURSLARIMIZ

BLOG KATEGORİLERİ

SON YAZILAR

Mesajınız için teşekkür ederiz. Size en kısa sürede ulaşacağız.
Mesajınızı gönderirken bir hata oluştu. Lütfen tekrar deneyin.

İletişim Bilgilerinizi Bırakın Biz Sizi Arayalım!

Sizin memnuniyetiniz, bizim mutluluğumuzdur…

Mesajınız için teşekkür ederiz. Gönderildi.
Mesajınızı gönderirken bir hata oluştu. Lütfen tekrar deneyin.