في مجال التحكم في الأتمتة الصناعية، يتم استخدام حلقات التحكم PID على نطاق واسع. ومع ذلك، أثناء التشغيل، غالبًا ما نواجه أنواعًا مختلفة من التذبذب، مثل التذبذب في الطور- والتذبذب خارج الطور-والتذبذب غير-السلس. لا تؤدي هذه المشكلات إلى عدم استقرار النظام فحسب، بل يمكنها أيضًا تعريض سلامة وكفاءة عملية الإنتاج بأكملها للخطر. ستناقش هذه المقالة خصائص هذه الأنواع الثلاثة من التذبذبات والتدابير المضادة المقابلة لها كمرجع.
I. في -مرحلة التذبذب
في -التذبذب في الطور، يُظهر متغير العملية ومخرج وحدة التحكم نفس نقاط الارتفاع والهبوط والانعطاف؛ المنحنيان متشابهان أو متماثلان. غالبًا ما يحدث هذا النوع من التذبذب بسبب اضطرابات خارجية أو زيادة نسبية مفرطة.
حل:حاول تقليل الكسب النسبي بمقدار الثلث ولاحظ ما إذا كان التذبذب سيزداد سوءًا. إذا تفاقم التذبذب، فهذا يشير إلى أن المشكلة لا ترجع على الأرجح إلى إعدادات معلمة PID غير الصحيحة، بل إلى اضطرابات خارجية. في هذه الحالة، يوصى باستعادة المعلمات وتحديد مصدر الاضطراب من أجل الضبط. إذا كان التذبذب في الطور-وكان ناتجًا عن كسب نسبي مفرط، فإن تقليل الكسب النسبي بمقدار-الثلث غالبًا ما يؤدي إلى إزالة التذبذب.
ثانيا. خارج-من- تذبذب المرحلة
في خارج -من- تذبذب الطور، يُظهر متغير العملية ومخرج وحدة التحكم PID زوجًا من القمم والقيعان، مع صعود المنحنيين وهبوطهما في مرحلتين متقابلتين. لا شك أن هذا النوع من التذبذب ناتج عن التكامل المفرط
حل:حاول ضبط الوقت المتكامل على قيمة تطابق فترة التذبذب. بالنسبة للأنظمة ذاتية التوازن-، سيؤدي تقليل الكسب النسبي بمقدار -الثلث إلى إزالة-من-تذبذبات الطور، على الرغم من أن أداء الحلقة-المغلقة قد يتدهور قليلاً. ومع ذلك، بالنسبة للأنظمة التكاملية، قد يؤدي تقليل الكسب النسبي إلى زيادة شدة وانخفاض-التردد خارج-من-تذبذبات الطور.
ثالثا. عدم-تذبذب سلس
في حالة التذبذب غير السلس-، يُظهر متغير العملية ومخرج وحدة التحكم موجة مربعة وموجة مسننة، على التوالي. غالبًا ما يحدث هذا النوع من التذبذب بسبب عدم خطية صمام التحكم.
حل:يتطلب حل التذبذبات غير السلسة- عادةً ضبط صمام التحكم، بما في ذلك التشحيم، وفك الحشو، وتقويم ساق الصمام، وضبط الصمامات اليدوية أو المجازة، وضبط معلمات محدد الموضع، واستبدال الصمام. في مثل هذه الحالات، غالبًا ما يكون ضبط معلمات PID عديم الجدوى وقد يلقي ظلالاً من الشك على صحة طريقة الضبط.
رابعا. الاستنتاج والتوصيات
عند معالجة مشكلات التذبذب في حلقات التحكم التلقائي PID، يجب علينا أولاً أن نأخذ في الاعتبار تقليل الكسب المتناسب، حيث أن هذه هي الطريقة المفضلة لحل كل من تذبذبات الطور داخل-وخارج--الطور. بالنسبة لأنظمة التوازن الذاتي-، يعد التحكم في PI بسيطًا وفعالًا وقويًا وقابلاً للتطبيق على نطاق واسع؛ إنه اختيار ممتاز عندما لا يكون الأداء الأقصى أولوية. بالنسبة لأنظمة التوازن الذاتي- حيث لا يمثل الأداء الأقصى أولوية، يكون التحكم في PI بسيطًا وفعالًا وقويًا وقابلاً للتطبيق على نطاق واسع. وهذا أيضًا هو سبب استخدام التحكم PI على نطاق واسع في الصناعة. يعتمد الأداء النهائي لوحدة تحكم PI على معلومات النموذج المتوفرة للكائن الذي يتم التحكم فيه. لتجاوز أداء الحلقة المغلقة-النهائي، كثيرًا ما يقوم المهندسون بتحسين بنية النظام-على سبيل المثال، من خلال تنفيذ عملية تغذية متتالية أو حتى ترقية المعدات. أكاديميًا، غالبًا ما يقوم الباحثون بتحسين خوارزميات PID، والتعويض عن قيود الأجهزة بخوارزميات أفضل. ونادرا ما يتم مواجهة مثل هذه المتطلبات في الإنتاج الفعلي؛ في كثير من الأحيان، ينصب التركيز على معالجة التذبذبات الناجمة عن المعلمات غير المعقولة وعدم كفاية رفض الاضطرابات. يشير الاستخدام الواسع النطاق للتحكم في الحلقة-المفردة في الميدان أيضًا إلى أنه لا يزال هناك مجال كبير للتحسين في التشغيل الآلي! سواء كان الأمر يتعلق بأداء-حلقة واحدة، أو استخدام موضع الصمام ومرونة نقطة الضبط، أو تحسين التنسيق والقيود-المتغيرة المتعددة، فإن ضبط PID ليس سوى جزء من العمل. لتعزيز السلامة والكفاءة بشكل أكبر، يجب أن تركز عملية التحكم بشكل أكبر على هذه المجالات.
في التحكم في العمليات، من الصعب الحصول على نماذج دقيقة، ويعتبر التأخر التام ظاهرة شائعة. قد يكون هذا هو السبب وراء استمرار شهرة PID-في التحكم في العمليات، على الرغم من الظهور المستمر للخوارزميات الجديدة. يعتبر PID، عند دمجه مع التعليقات، قويًا بشكل استثنائي! بمجرد التعرف على ذلك، تصبح طريقة الضبط المحددة أقل أهمية؛ يعد فهم الحدود التي تؤثر على أداء الحلقة-المغلقة وإمكانيات PID أمرًا بالغ الأهمية.