25.7
בקר PID
תרמוסטט בקר PID מתאים את החימום או הקירור בהתבסס על פער הטמפרטורה בין הרמות בפועל לרצוי.
בקר PD, שנמצא במערכות מהירות ברכב, יכול להתמודד עם שינויי מהירות פתאומיים אך מתקשה לשמור על מהירות קבועה.
לעומת זאת, בקר PI, המשמש בוויסות מתח, משפר את היציבות ומפחית שגיאות במצב יציב אך מאריך את הזמן להגיע למתח הרצוי.
בקר PID ממזג את התכונות של תכונות PD ו- PI, מקזז את החסרונות האישיים שלהם.
בתכנון בקר PID, הוא נחשב לראשונה כחלק PI המחובר במפל עם חלק PD. הקבוע היחסי של חלק PD מוגדר לאחדות, מכיוון שנדרשים רק שלושה פרמטרים בבקר PID.
לאחר מכן, רק רכיב PD פעיל. ערך הרווח הנגזרת נבחר כדי להשיג יציבות רצויה כלשהי, הנמדדת על ידי אוברשוט מקסימלי בתחום הזמן ומדידות שולי הפאזה בתחום התדרים.
לבסוף, הרווח האינטגרלי והרווח היחסי עבור חלק PI נבחרים כדי לענות על הדרישה הכוללת של יציבות יחסית.
בקרים פרופורציונליים-אינטגרליים-דיפרנציאליים (PID) נפוצים בשימוש במגוון מערכות בקרה לשיפור היציבות והביצועים. בתרמוסטט, בקר זה מתאים חימום או קירור בהתאם להפרש הטמפרטורה בין הרמה בפועל לרמה הרצויה. הם משמשים גם במערכות מהירות לרכב, ומסוגלים לנהל שינויים פתאומיים במהירות תוך שמירה על מהירות קבועה בתנאים משתנים. מצד שני, בקרים מסוג PI, הנפוצים בוויסות מתח, משפרים את היציבות ומפחיתים שגיאות מצב קבוע, אך מאריכים את הזמן הנדרש להשגת המתח הרצוי.
בקר PID משלב את התכונות של בקרים מסוג PD ו-PI, תוך איזון בין היתרונות שלהם והתמודדות עם המגבלות שלהם. בתכנון בקר PID, הוא מטופל תחילה כחלק PI המחובר בטור עם חלק PD. הקבוע הפרופורציונלי של חלק ה-PD מוגדר ל-1, מכיוון שבקר PID דורש שלושה פרמטרים בלבד.
תחילה, רק רכיב ה-PD מופעל. הרווח הדיפרנציאלי מותאם כדי להשיג יציבות רצויה, הנבדקת על ידי התבוננות באובר-שוט (Overshoot) במרחב הזמן ובמדידת שוליים מופע במרחב התדר. שלב זה מבטיח שהבקר יגיב במהירות לשינויים תוך שמירה על יציבות מספקת.
לאחר מכן, נבחרים הרווח האינטגרלי והרווח הפרופורציונלי לחלק ה-PI כדי לעמוד בדרישות היציבות הכוללות. הרווח האינטגרלי מסייע לבטל שגיאות מצב קבוע, בעוד הרווח הפרופורציונלי מתאים את תגובת המערכת, כדי להבטיח שהבקר יעמוד בקריטריוני היציבות היחסית.
על ידי שילוב רכיבים אלו, בקר PID מנהל ביעילות הן את ההתנהגות הדינמית והן את ההתנהגות המצב היציב. ומציע פתרון בקרה מקיף יותר. האלמנטים הפרופורציונליים, האינטגרליים והדיפרנציאליים פועלים יחד כדי לספק תגובה מאוזנת, תוך הפחתת החסרונות בשימוש בבקרים מסוג PD או PI בלבד. גישה משולבת זו חיונית ביישומים הדורשים בקרת יציבות ומדויקות, כגון בתרמוסטטים ובמערכות תעשייתיות שונות.
תרמוסטט בקר PID מתאים את החימום או הקירור בהתבסס על פער הטמפרטורה בין הרמות בפועל לרצוי.
בקר PD, שנמצא במערכות מהירות ברכב, יכול להתמודד עם שינויי מהירות פתאומיים אך מתקשה לשמור על מהירות קבועה.
לעומת זאת, בקר PI, המשמש בוויסות מתח, משפר את היציבות ומפחית שגיאות במצב יציב אך מאריך את הזמן להגיע למתח הרצוי.
בקר PID ממזג את התכונות של תכונות PD ו- PI, מקזז את החסרונות האישיים שלהם.
בתכנון בקר PID, הוא נחשב לראשונה כחלק PI המחובר במפל עם חלק PD. הקבוע היחסי של חלק PD מוגדר לאחדות, מכיוון שנדרשים רק שלושה פרמטרים בבקר PID.
לאחר מכן, רק רכיב PD פעיל. ערך הרווח הנגזרת נבחר כדי להשיג יציבות רצויה כלשהי, הנמדדת על ידי אוברשוט מקסימלי בתחום הזמן ומדידות שולי הפאזה בתחום התדרים.
לבסוף, הרווח האינטגרלי והרווח היחסי עבור חלק PI נבחרים כדי לענות על הדרישה הכוללת של יציבות יחסית.
- בקרת פרופורציונלי-אינטגרלי-נגזרתית (PID) - מערכת בקרה משולבת שמשפרת את היציבות והביצועים ביישומים שונים.
- בקר PI - מערכת בקרה שמפחיתה את השגיאה במצב יציב אך מגדילה את הזמן להשגת התפוקה הרצויה.
- בקר PD - מנגנון בקרה שמאפשר תגובה מהירה לשינויים במערכת, תוך שמירה על יציבות.
- קבוע אינטגרלי - פרמטר בבקר PID שעוזר לבטל שגיאות במצב יציב.
- קבוע פרופורציונלי - פרמטר בבקר PID שמתאים את תגובת המערכת, משפר את היציבות.
- הגדר בקר PID – הסבר על המנגנון שלו וכיצד הוא משפר את יציבות המערכת (למשל, בקר PID).
- השווה בין בקרי PI לבקרי PD – הסבר על ההבדלים העיקריים בפונקציות וביישומים שלהם (למשל, בקרת מהירות לעומת ויסות מתח).
- חקור את התאמת ה-PID – תאר כיצד מתבצעת התאמה של רווחים פרופורציונליים, אינטגרליים ונגזריים (למשל, על ידי צפייה במדדי חריגה מירבית ומרווח פאזה).
- הסבר על רכיבי ה-PID – הסבר כיצד הרכיבים הפרופורציונליים, האינטגרליים והנגזריים פועלים יחד (למשל, תגובה מאוזנת לביטול שגיאות).
- יישום ה-PID בהקשר – דון בשימושים, היתרונות והחסרונות שלו בתחומים כמו בקרת תרמוסטט ומערכות תעשייתיות.
- מהו בקר PID וכיצד הוא משפר את ביצועי המערכת ואת היציבות שלה?
- מהם ההבדלים בין בקרים PI ו-PD ביישום ובתפקוד שלהם?
- כיצד מתאימים את התוצאות הפרופורציונליות, האינטגרליות והנגזרות של בקר PID?
From Chapter 25:
Now Playing
25.7 : בקר PID
Design of Control Systems
1.2K 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
25.5 : תכנון בקר PI
Design of Control Systems
1.8K Views
25.6 : פרשנות תחום הזמן ותחום התדר של בקר PI
Design of Control Systems
588 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