مباحث سیستم های کنترلی در عمل

[aliila]

می خواستم بدونم کسی از بچه ها - خودمونی سالار ها - از مباحث سیتمهای کنترلی در عمل استفاده کرده مثلا از pid در عمل استفاده شده ؟
لطفا فقط صاف برید سر مثالهای عملی تعریف و توصیف و توصیه نمی خوام .

[Solsal]

پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

با سلام

کنترل سرعت (دور) موتور دی سی با مدارات PID آنالوگ و درایو تریستوری- در دوره قدیم
شبیه سازی در متلب و تنظیم با روش زیگلر نیکولز در مدار عملی انجام شد.

در یک پروژه کنترل مقدار فشار هوای فشرده برای یک مخزن با دبی ورودی و خروجی متغیر ، از PID استفاده شد.( برای تثبیت فشار با اختلاف 10 میلی بار از هدف)
کمیات اندازه گیری : فشار هوا و دبی(فلومتری) هوا و عملگر یک نوع شیر پروپرشنال است.
به دلیل رفتار غیر خطی عوامل(رفتار سیالاتی هوا و شیر و لوله و مصرف کننده)، تنظیمات ضرایب به سختی یافته شد(با سعی و خطا ) در سال گذشته1390.

با سپاس

[ahmadpashaei]

پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

با سلام دوست قدیمی
باید بگم شما دست گذاشتین رو چیزایی که بدجوری داره در صنایع مختلف استفاده میشه و من نمونه های زیادی دیدم و خودمم بعضی ها رو کار کردم. من هم کنترل کننده نوع دیجیتال و هم خطی آنالوگ رو به هر دو روش نرم افزاری و سپس سخت افزاری استفاده کردم و می کنم. شما در درایوها میتونید کنترل کننده های PID رو ببینید که ضریب بهش میدن به صورت تجربی. اما من خودم در ایران خودرو ریاتهای کوکا و هیوندای رو دیدم که هم در اتاق رنگ و هم در جوشکاری استفاده میشن و از کنترل کننده PID برای کنترل دقیق سرعت و موقعیت بازو برای جوشکاری استفاده میشه چراکه بسیار بسیار مهمه سیستم اصلا OVERSHOOT نداشته باشه و کنترل کننده جوری سیستم رو تنظیم کنه که همیشه پاسخ زمانی سیستم در حالت پایداری بحرانی قرار بگیره تا هم زمان نشست کم باشه و هم Overshoot نداشته باشه و بتونه دقیق به مختصات مورد نظر بره و خال جوش بده و برگرده.حالا تابستون در کارآموزیم مفصل عملا کار خواهم کرد و گزارش میدم تو سایت. در موارد دیگه ای که خودم استفاده کردم کنترل کننده دیجیتال هست که در واقع خود سیستم یک نگهدارنده نوع صفر داره و شما تابع تبدیل سیستم رو داری و باهاش سری میشه و البته بیشتر نرم افزاری و با کد نویسی کنترل میشه که شمام با میکرو انجام دادین. اما الان برای آزمایشگاه کنترل خطی سیستم تنظیم دمای یک اتاق رو دارم که باید تابع تبدیلش رو به دست بیارم (کاری که تا حالا کسی نتونسته کمکم کنه و بسیار سخته) با نمونه گیریهای تقریبی و نادقیق به نظر میرسه که پاسخ زمانی سیستم یا plant من overshoot نداره و نمایی خالص هست و برای چنین حالاتی میشه از روش کلاسیک اول زیگلر - نیکولز استفاده کرد و تابع تبدیل رو به دست آورد و این جرقه ای بود که به ذهنم رسید و استادامون هم نمیدونن چجوری تابع تبدیل رو به دست بیارن،البته بای دقیق نمونه برداری بشه و رفتار سیستم خوب آنالیز نرم افزاری بشه.حالا اینکه چجوری از نمودار پاسخ زمانی باید به تابع تبدیل تقریبی رسیدم کلی کار داره و سپس از روی اون میشه با کمک فرمول کلی کنترل کننده PID به تابع تبدیل کنترل کننده هم رسید که بازم باهم سری میشن و با متلب میتونید آنالیز تابع تبدیل جدید رو ببینید.

[aliila]

پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

با تشکر از دوستان
خوب سیستم کنترلی که فقط pid نیست .
در ضمن میشه مثالها رو تحلیل کنید

[jalal gilani]

پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

سلام
وقتی صحبت از کنترل صنعتی می شود معمولا از سیستم های حلقه بسته استفاده می شود . وقتی بحث حلقه بسته به میان بیاد گل سر سبدشون PID است.
برای پروژه های جدی صنعتی معولا از دستگاه های آماده استفاده می شود که در عمل محدود می شود به تنظیم چند پارامتر کنترلی که خیلی کار هنرمندانه ای نیست ، کار اصلی را سازنده ماژول به شکل کامل انجام داده است. ولی بعضی پروژه ها به علت کاربرد خاص ناگزیر از انجام کامل پروژه دارد.

به عنوان مثال برای کنترل موقعیت و برنامه پذیر کردن یک دستگاه برش کاغذ از PID استفاده کردم با میکرو کنترلر 8051 و فیدبک shaft encoder که البته موتور دارای درایو بود که خود برای کنترل سرعت از PI استفاده می کرد البته سیستم دارای یه ترمز الکترو مغناطیسی بود که خیلی دردسر ایجاد کرد (بحث نویز و اختلال در انکودر) فکر می کنم حدود 7-8 سال پیش بود.

حدود 2 سال پیش هم مجبور به ساخت نوعی شیر پروپرشنال به روش Servo Valve شدیم چون نمونه خارجی در دسترس نبود
سیستم شامل یک درایو و موتور سروو آماده بود که به یک Bull Valve کوپل شده و باید فشار هوای تزریق آلومنیوم مذاب به قالب را به روش Low Pressure کنترل می کرد .
در مجموع از دو حلقه فیدبک تشکیل شد . اولین حلقه توسط درایو و موتور برای کنترل موقعیت و سرعت باز و بسته شدن شیر ایجاد شده بود که به صورت آماده تهیه شد .
دومین حلقه فیدبک توسط سنسور فشار و میکرو کنترلر بسته شد که به درایو مذکور فرمان صادر می کرد ، در ابتدا از روش PI استفاده شده که در نهایت به PID منجر شد تا سرعت های تزریق بالا تر را نیز پاسخگو باشد .
مشکل اصلی در Tune کردن سیستم بود چون در صورت عملکرد اشتباه یک قالب به طور کلی از بین می رفت در ابتدا از آب به جای آلومینیوم مذاب استفاده شد ولی به علت تفاوت زیاد جرم حجمی مشکلات زیادی جهت تنظیم نهایی به وجود آمد.
در کل با توجه به مشکلات بسیار در زمینه تحقیقات، جهت سرعت پیشرفت پروژه ها استفاده از ماژول های آماده مقرون به صرفه تر است

[aliila]

پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

به عنوان مثال برای کنترل موقعیت و برنامه پذیر کردن یک دستگاه برش کاغذ از PID استفاده کردم

لطفا همین مورد رو بصورت کامل با ذکر معادلات شرح بدید . و میشه بگید اگه از pid استفاده نمی کردید راحل دیگه ای هم بود ؟

[jalal gilani]

پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

البته مطمن نیستم منظور از معادلات دقیقا چه هست و لی تا جایی که حافظه یاری کند عرض می کنم
بال اسکرو دستگاه دارای گام 18 میلیمتر بود . دقت اندازه گیری باید بالاتر از 0.2 میلیمتر می شد که در نتیجه حداقل تعداد پالس انکودر 90 باید باشد
از انکودر 500 پالس در دور استفاده شده(این مدل موجود بود کمتر از آن پیدا نشد) .برای شمارش پالس های انکودر در ابتدا از شمارنده سخت افزاری استفاده شد ولی به دلایل مختلف جواب خوبی گرفته نشد در نهایت با استفاده از 2 وقفه میکرو کنترلر به روش 2 لبه مقدار انکودر شمارش شد که دقت را دو برابر می کرد یعنی 1000 شمارش به ازای هر دور .
حد اکثر طول اندازه گیری 80 سانتی متر بود که در نتیجه به شمارنده 16 بیتی احتیاج داشت پس از دو رجیستر 8 بیتی باید استفاده می شد.
تا جایی که یادم است هر زیر برنامه وقفه حدود 5 میکرو ثانیه زمان احتیاج داشت چون 2 لبه بود پس در مجموع 10 میکرو ثانیه زمان برای شمارش هر پالس احتیاج داشت چون برای محاسبات مسافت و سرعت عملیات سنگینی باید انجام می شد 20 برابر این زمان برای حداقل زمان هر سیکل در نظر گرفته می شود که به فرکانس 5 کیلو هرتز می رسیم این فرکانس حداکثر فرکانس قابل شمارش توسط سیستم خواهد بود یعنی 10 دور در هر ثانیه که معادل پیمایش 180 میلیمتر در هر ثانیه یا در اصطلاح CNC فید 10800 میلیمتر در دقیقه که سرعت نسبتا مناسبی است چون دستگاه همیشه با سرعتی کمتر از این حرکت می کرد .(فکر میکنم حدود 4000 میلیمتر در دقیقه)

در ابتدا راه حل دیگری استفاده شد ، از روش معمولی و با استفاده از دو سرعت .موتور در ابتدا با سرعت زیاد به سمت هدف حرکت کرده و سپس در نزدیکی هدف سرعت کم شده و در پوزیشن مقصد متوقف می شد با این روش دقت های بالا به دست نیامد(حدود 1 تا 2 میلیمتر) البته مدتی با این روش به کار ادامه دادند تا PID اجرا شد و به دقت کمتر از 0.2 میلیمتر رسید.

برای تنظیم PID حداقل به یک اسیلوسکوپ حافظه دار احتیاج است در ان زمان در دسترس نبود تقریبا به روش سعی و خطا پارامتر ها تنظیم شد معمولا در ابتدا مقدار D صفر در نظر گرفته می شود تا سیستم به نوشان شدید دچار نشود .

[aliila]

پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

من بشخصه خودم مکانیزم های زیادی ساختم که از بال اسکرو استفاده کرده ام .

اما من چون درس سیستم های کنترلی نه خونده بودم نه شنیده بودم سعی کردم الگوریتمهای مشابهی در دنیای سایبری پیدا کنم . یک روش مدار بسته مناسب پیدا کردم که در درسی بنام ساختمان داده تدریس میشه که عبارت است از جستجوی یک رشته در یک لیست رشته ها که به روش جستجوی باینری معروف است .

مثلا جستجوی یک لغت در فرهنگ لغت آریان پور . یک روشی است که با مبنای لگاریتمی به هدف نزدیک میشه . و بشدت به مطلوب همگرا میشه .

بعد ها دقت کردم و دیدم جهت طول تمام کردن قطعه کار در ترشکاری هم از روش مشابهی استفاده میشه .

روش کار ساده و روان و دقیق است . به این صورت که فرض کنید یک تراشکار می خواهد قطر یک مفتول از 60 میلی به 55 میلی برساند . وسط 60 و 55 را که میشود 57.5 را به عنوان هدف انتخاب و قطر قطعه کار را به 57.5 میرساند . دوباره قطر قطعه کار سنجیده و فرض بخاطر خطا و دما و ابزار نا مناسب - قطر قطعه کار عدد 58 باشد .
دوبار وسط 58 و 55 را انتخاب و هدف قرار میگیرد که میشود عدد 56.5 و .... شما این کار را 5 بار انجام دهید با تقریب خیلی خوب قطر قطعه کار به 55 نزدیک میشه .

[jalal gilani]

پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

روش جالبی است با به حال به چنین مکانیزمی فکر نکرده بودم
آیا تا به حال از این روش در سیستمی هم استفاده کرده اید ؟
به عنوان مثال برای پوزیشنینگ وقتی هدف نصف مقدار نهایی در نظر گرفته می شود در این موقعیت سیستم متوقف می شود ؟ یا با چه مکانیزمی سرعت کاهش پیدا می کند
در روش P مقدار سرعت ضریبی است از مقدار خطا(اختلاف موقعیت فعلی با مقصد) با این روش هرچه به هدف نزدیکتر شویم سرعت کاهش پیدا کرده و در نهایت در مقصد متوقف می شود با روش درون یابی برای کاهش سرعت از چه مکانتیزمی استفاده می شود ؟

[aliila]

پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

به قول داریوش
دوباره میکشمت بالا تاپیک


اگر چه با خشت جان خویش
ستون به سقف تو می زنم،

[aliila]

پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

یکنفر بالا غیرتا پیدا بشه بدون پیچوندن بگه اون تابع error سیستم رو چطوری پیدا میکنن ؟ که بعد ازش مشتق و انتگرال و ... میگیرن ؟

منظورم .(e(t در شکل زیر است

[Solsal]

پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

یکنفر بالا غیرتا پیدا بشه بدون پیچوندن بگه اون تابع error سیستم رو چطوری پیدا میکنن ؟ که بعد ازش مشتق و انتگرال و ... میگیرن ؟

منظورم .(e(t در شکل زیر است

با سلام

تابع error ؟

اگر سوال را درست متوجه شده باشم:

این که فقط تفاضل سیگنال ورودی و "مقدار اندازه گیری شده خروجی سیستم" می باشد.

- ورودی معین است ( مثلا می خواهیم دور موتر به 1120 rpm برسد و تثبیت شود - مثلا سیگنال ورودی دور موتور را با پتانسیومتر ایجاد نموده ایم )
- خروجی هم مقدار اندازه گیری شده دور موتور است که آن را هم با مبدلی به ولتاژ تبدیل نموده ایم )

این دو تا را با مدار تفریق پ امپی ، تفاضل می کنید و error بدست می آید.


حالا این مقدار سیگنال error را به انتگرال و مشتق و تناسبی ، وارد می کنیم

با سپاس

[aliila]

پاسخ : پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

با سلام

تابع error ؟

اگر سوال را درست متوجه شده باشم:

این که فقط تفاضل سیگنال ورودی و "مقدار اندازه گیری شده خروجی سیستم" می باشد.

- ورودی معین است ( مثلا می خواهیم دور موتر به 1120 rpm برسد و تثبیت شود - مثلا سیگنال ورودی دور موتور را با پتانسیومتر ایجاد نموده ایم )
- خروجی هم مقدار اندازه گیری شده دور موتور است که آن را هم با مبدلی به ولتاژ تبدیل نموده ایم )

این دو تا را با مدار تفریق پ امپی ، تفاضل می کنید و error بدست می آید.


حالا این مقدار سیگنال error را به انتگرال و مشتق و تناسبی ، وارد می کنیم

با سپاس

قربونت آقای سول سال
ولی این لاپلاس این وسط چیکار میکنه . ما که نمیتونیم از مقادیر لحظه ای شکل ترانس فورم تابع ارور رو پیدا کنیم ؟

[Solsal]

پاسخ : پاسخ : مباحث سیستم های کنترلی در عمل

قربونت آقای سول سال
ولی این لاپلاس این وسط چیکار میکنه . ما که نمیتونیم از مقادیر لحظه ای شکل ترانس فورم تابع ارور رو پیدا کنیم ؟

با سلام

روشهای تحلیلی برای "مواردی که مدلسازی سیستم توسط توابع ریاضی" امکانپذیر و در دسترس باشد،

به کار می روند و خواص و روشهایی متناسب را بدست می دهند.

در موارد عملی ساده و مرسوم، نیاز به عبور از آن مرحله نیست.

همین روشهای ساده و عملی استفاده می شود.

با سپاس