25.5
תכנון בקר PI
ביישומים כמו כוונון בהירות אוטומטי בסמארטפונים, בקרי אינטגרל פרופורציונליים מפחיתים ביעילות שגיאות מצב יציב עבור קלט של פונקציית צעד, בניגוד לבקרי PD, הדורשים שגיאות משתנות בזמן.
הרכיב האינטגרלי של בקר PI מבטל שגיאות מצב יציב שיוריות שאינן מטופלות על ידי החלק הפרופורציונלי.
בקר PI מבוסס op-amp משתמש בנגדים ובקבל כדי לעבד אות שגיאה, ומייצר אות בקרה באמצעות משוב פרופורציונלי מנגד ותגובה אינטגרלית מקבל.
לשניים ולשלושה מעגלי op-amp יש פונקציות העברה ייחודיות, עם פרמטרים של בקר PI המקושרים למאפייני המעגלים שלהם.
שלושת מעגלי op-amp מקשרים באופן עצמאי רווחים פרופורציונליים ואינטגרליים לפרמטרים של המעגל. לשני המעגלים יש רווח אינטגרלי ביחס הפוך לקבל, מה שמוביל לערכי קבלים פוטנציאליים גדולים עבור תכנוני בקרת PI יעילים.
על-ידי שינוי פונקציית העברת הנתיב קדימה על-ידי הוספת אפס וקוטב, בקר PI משפר את ביצועי המערכת ומפחית שגיאות מצב יציב בהזמנה אחת.
אם שגיאת המצב היציב לקלט נתון היא קבועה, בקרת PI מפחיתה אותה לאפס, בתנאי שהמערכת המפוצה נשארת יציבה.
בקרים פרופורציונליים-אינטגרליים (PI) מהווים רכיב יסוד במערכות בקרה מודרניות ומשמשים באופן נרחב לשיפור ביצועים והפחתת שגיאות מצב-קבוע. הם יעילים במיוחד ביישומים כמו התאמת בהירות אוטומטית בטלפונים חכמים, שם הם מצטיינים בהפחתת שגיאות מצב-קבוע עבור כניסות בצורת מדרגה. בניגוד לבקרים פרופורציונליים-דיפרנציאלים (PD), הדורשים שגיאות משתנות-בזמן לתפקוד מיטבי, בקרי PI מנצלים את הרכיב האינטגרלי כדי לטפל בשגיאות מצב-קבוע שלא תוקנו על ידי החלק הפרופורציונלי.
בבקר PI המבוסס על מגבר תפעולי (op-amp), נגדים וקבל מעבדים את אות השגיאה ויוצרים אות בקרה. המשוב הפרופורציונלי מתקבל מנגד, בעוד התגובה האינטגרלית מתקבלת מקבל. עיצובים עם שניים או שלושה מגברים תפעוליים מציגים פונקציות העברה ייחודיות, כשפרמטרי בקר ה-PI קשורים לתכונות המעגל. הקונפיגורציה של שלושה מגברים תפעוליים מאפשרת כיוונון עצמאי של רווחים פרופורציונליים ואינטגרליים דרך פרמטרים ספציפיים במעגל. יצוין כי בשני המעגלים הרווח האינטגרלי הפוך לגודל הקבל, מה שעשוי לדרוש קבלים גדולים עבור עיצובי בקר PI יעילים.
בקר PI משפר את ביצועי המערכת באמצעות שינוי פונקציית ההעברה של המסלול הקדמי על ידי הוספת אפס וקוטב. שינוי זה משפר את ביצועי המערכת ומפחית את שגיאת המצב-קבוע בסדר גודל. במצבים שבהם שגיאת המצב-קבוע לכניסה נתונה היא קבועה, בקר PI יכול להפחית שגיאה זו לאפס, בתנאי שהמערכת נותרת יציבה לאחר הפיצוי.
על ידי טיפול בהיבטים פרופורציונליים ואינטגרליים כאחד, בקרים PI מספקים פתרון חזק לתיקון שגיאות מצב-קבוע במגוון יישומים. עיצובם, הכולל קונפיגורציות ספציפיות של נגדים וקבלים במעגלי מגברים תפעוליים, מבטיח שליטה מדויקת ושיפור ביצועים, מה שהופך אותם לחיוניים במערכות בקרה מודרניות.
ביישומים כמו כוונון בהירות אוטומטי בסמארטפונים, בקרי אינטגרל פרופורציונליים מפחיתים ביעילות שגיאות מצב יציב עבור קלט של פונקציית צעד, בניגוד לבקרי PD, הדורשים שגיאות משתנות בזמן.
הרכיב האינטגרלי של בקר PI מבטל שגיאות מצב יציב שיוריות שאינן מטופלות על ידי החלק הפרופורציונלי.
בקר PI מבוסס op-amp משתמש בנגדים ובקבל כדי לעבד אות שגיאה, ומייצר אות בקרה באמצעות משוב פרופורציונלי מנגד ותגובה אינטגרלית מקבל.
לשניים ולשלושה מעגלי op-amp יש פונקציות העברה ייחודיות, עם פרמטרים של בקר PI המקושרים למאפייני המעגלים שלהם.
שלושת מעגלי op-amp מקשרים באופן עצמאי רווחים פרופורציונליים ואינטגרליים לפרמטרים של המעגל. לשני המעגלים יש רווח אינטגרלי ביחס הפוך לקבל, מה שמוביל לערכי קבלים פוטנציאליים גדולים עבור תכנוני בקרת PI יעילים.
על-ידי שינוי פונקציית העברת הנתיב קדימה על-ידי הוספת אפס וקוטב, בקר PI משפר את ביצועי המערכת ומפחית שגיאות מצב יציב בהזמנה אחת.
אם שגיאת המצב היציב לקלט נתון היא קבועה, בקרת PI מפחיתה אותה לאפס, בתנאי שהמערכת המפוצה נשארת יציבה.
From Chapter 25:
Now Playing
25.5 : תכנון בקר PI
Design of Control Systems
1.8K Views
25.1 : תצורות בקר
Design of Control Systems
601 Views
25.2 : בקר PD
Design of Control Systems
861 Views
25.3 : פרשנות של בקרת PD במרחב הזמן
Design of Control Systems
586 Views
25.4 : פרשנות בתחום התדרים של בקרת PD
Design of Control Systems
504 Views
25.6 : פרשנות תחום הזמן ותחום התדר של בקר PI
Design of Control Systems
588 Views
25.7 : בקר PID
Design of Control Systems
1.2K Views
25.8 : שליטה בפאזה מובילה ובפאזה מפגרת
Design of Control Systems
777 Views
25.9 : פרשנות במישור הזמן והתדר של בקרת פאזה קדמית
Design of Control Systems
645 Views
25.10 : פירוש זמן ותדר של בקר פאזה מפגרת
Design of Control Systems
546 Views