И. УВОД
У индустријској аутоматизацији и дизајну система управљања, ПИД контролер (пропорционални-интегрални-диференцијални контролер) и ПВМ контролер (контролор пулсне ширине) су две најчешће коришћене стратегије управљања. Иако оба могу да остваре прецизну контролу система, постоје значајне разлике у принципу, примени и карактеристикама управљања. У овом раду ће се ПИД контролер и ПВМ контролер упоредити и детаљно анализирати како би се откриле разлике између њих.
ИИ. Преглед ПИД контролера
ПИД контролер је алгоритам управљања заснован на повратним информацијама{0}}, који се састоји од три контролна члана пропорционална (П), интегрална (И) и диференцијална (Д). Мери разлику између излазне вредности контролисаног објекта и жељене вредности (тј. грешке), а затим обрађује грешку према три контролна појма П, И и Д да би се добио излаз регулатора. Принцип ПИД регулатора се заснива на регулацији грешке повратном спрегом, и има способност адаптације, тако да може динамички прилагодити параметре управљања према стварној ситуацији.
Принцип
Принцип ПИД регулатора заснива се на повратној регулацији грешке. Прво мери излазну вредност контролисаног објекта, а затим је упоређује са жељеном вредношћу да би се добила грешка. Затим се грешка обрађује према пропорционалним, интегралним и диференцијалним контролним терминима да би се добио излаз контролера. Међу њима, пропорционални контролни термин је пропорционалан грешци и користи се за брзо смањење грешке; интегрални контролни термин се углавном користи да елиминише кумулативне грешке и учини систем стабилнијим; диференцијални контролни термин подешава излаз контролера према стопи промене грешке, што чини одзив система бржим и смањује прекорачење.
Апликације
ПИД контролери се широко користе у системима управљања индустријске аутоматизације, контроли електронске опреме, роботици и другим пољима. У системима за контролу температуре, ПИД контролери подешавају излаз опреме за грејање или хлађење да стабилизују контролисану температуру близу жељене вредности прецизним мерењем разлике између контролисане температуре и жељене температуре. У роботици, ПИД контролери се обично користе за контролу положаја, где се мери разлика између стварног и жељеног положаја робота и подешава се излаз покретача робота да би се постигла прецизна контрола положаја. Поред тога, ПИД контролери се широко користе у контроли мотора, контроли протока и другим пољима.
Контролне карактеристике
ПИД контролер има могућност самоприлагођавања{0}}и може динамички да прилагођава контролне параметре у складу са стварном ситуацијом. Може брзо да реагује у стабилном стању и може да се одупре спољним сметњама и променама система. Поред тога, ПИД контролер такође има карактеристике прецизне контроле и високе стабилности, чиме се може реализовати прецизна контрола система.
ИИИ. Преглед ПВМ контролера
ПВМ контролер је контролна стратегија која контролише просечни ниво излазног сигнала подешавањем радног циклуса импулса. Контролише жељени излаз периодичним укључивањем и искључивањем напајања, контролишући однос времена укључивања и времена искључења. ПВМ контролери се широко користе у сценаријима примене где треба симулирати континуиране сигнале, као што је контрола брзине мотора ДЦ, подешавање осветљења ЛЕД-а, аудио појачала и тако даље.
Принцип
Принцип ПВМ контролера је да контролише напон и струју у колу променом ширине импулса. У ПВМ сигналу, високи ниво траје дуже, а низак краће, чиме се мења излазна снага у колу. Конкретно, када је ПВМ сигнал висок, прекидач у колу се отвара и струја тече кроз оптерећење; када је ПВМ сигнал низак, прекидач се затвара и струја престаје да тече. Стога, варирањем односа времена високог и ниског нивоа ПВМ сигнала, може се реализовати контрола напона и струје у колу.
Апликације
ПВМ контролери се обично користе у сценаријима апликација где је потребно симулирати континуиране сигнале, као што је контрола брзине ДЦ мотора, подешавање светлине ЛЕД диода и аудио појачала. У овим апликацијама, ПВМ контролери могу прецизно да контролишу просечни ниво излазног сигнала подешавањем радног циклуса импулса, чиме се остварује прецизна контрола уређаја.
Контролне карактеристике
ПВМ контролер је веома осетљив на фреквенцију пребацивања сигнала и радни циклус и може прецизно да контролише просечни ниво излаза. Може брзо да реагује и прилагоди излаз, али нема могућност само-прилагођавања. предности ПВМ контролера су једноставне и интуитивне, лаке за имплементацију и ниске цене, погодне за неке сценарије примене који не захтевају високу тачност управљања.
ИВ. Поређење ПИД контролера и ПВМ контролера
Поређење принципа
ПИД регулатор се заснива на принципу повратне регулације грешке, мерењем разлике између излазне вредности контролисаног објекта и жељене вредности (тј. грешке), а затим према пропорционалним, интегралним и диференцијалним контролним члановима на обради грешке, излаза регулатора. ПВМ контролер, са друге стране, контролише напон и струју у колу променом ширине импулса да би се реализовала контрола просечног нивоа излазног сигнала.
Поређење апликација
ПИД контролери су погодни за сценарије примене који захтевају прецизну контролу и стабилност, као што су контрола температуре, контрола положаја, контрола брзине и тако даље. ПВМ контролери се обично користе у апликацијама које захтевају аналогне континуиране сигнале, као што су контрола брзине ДЦ мотора, подешавање осветљења ЛЕД-а, аудио појачала и тако даље. Пошто ПВМ контролери немају способност прилагођавања, можда неће бити прикладни у неким апликацијама које захтевају високу тачност контроле.
Поређење контролних карактеристика
ПИД контролер има могућност самоприлагођавања{0}}и може динамички да прилагођава контролне параметре у складу са стварном ситуацијом. Може брзо да реагује у стабилном стању и отпоран је на спољашње сметње и промене система. Поред тога, ПИД контролер карактерише прецизна контрола и висока стабилност. ПВМ контролер је, с друге стране, веома осетљив на фреквенцију пребацивања сигнала и радни циклус, и може прецизно да контролише просечни ниво излаза. Међутим, он нема способност самоприлагођавања-и не може динамички да прилагођава контролне параметре у складу са стварном ситуацијом у систему. Због тога може имати нека ограничења у неким апликацијама које захтевају високу тачност контроле.
В. Закључак.
Да резимирамо, постоје значајне разлике између ПИД контролера и ПВМ контролера у погледу принципа, примене, контролних карактеристика итд. ПИД контролер се заснива на принципу регулације грешке повратном спрегом, коју карактерише само-способност самоприлагодљивости, прецизно управљање и висока стабилност, и погодан је за сценарије примене који захтевају прецизну контролу и стабилност. ПВМ контролер, са друге стране, контролише просечни ниво излазног сигнала променом ширине импулса, што има предности што је једноставно, интуитивно, лако за имплементацију и ниску цену и погодно је за неке сценарије примене који не захтевају високу тачност контроле. Када бирате који контролер ћете користити, потребно је свеобухватно размотрити у складу са специфичним захтевима апликације и циљевима контроле.