1 Kirish
Ma’lumki, qishloq xo‘jaligi mahsulotlarini quritish jarayoni quritish kamerasidagi harorat, xom ashyoning dastlabki namligi, maydon birligiga to‘g‘ri keladigan xom ashyo massasi, qalinligi kabi asosiy ko‘rsatkichlar bilan tavsiflanadi. quritilgan xomashyodan. Asosiy vazifa yuqorida keltirilgan parametrlarni boshqarish tizimini yaratishdir. Meva ekinlarini (masalan, pomidor mahsuloti) harorat ta'sirida quritish jarayonining xarakterli xususiyatlari mahsulotning ichki xususiyatlarining o'zgarishi hisoblanadi. Ushbu parametrni boshqarish uchun P, PI va PID kontrollerlarining ishlash printsipi
2 Materiallar va usullar
Texnik ob'ektni boshqarish odatda buyruqlarni ishlab chiqishdan iborat bo'lib, ularni amalga oshirish oldindan belgilangan talablar va cheklovlarni hisobga olgan holda ushbu ob'ekt holatini maqsadli o'zgartirishni ta'minlaydi. Texnologik jarayonlarni boshqarishning ikki yo'li mavjud: teskari aloqa bilan, ya'ni yopiq boshqaruv tizimlari; teskari aloqasiz, ya’ni ochiq konturli boshqaruv tizimlari. Teskari aloqasiz tizimlar, ob'ektni bevosita boshqarish uchun maxsus aktuatordan foydalaniladi va hech qanday aloqa yo'q. Misol uchun, ma'lum bir kuchlanishda ma'lum tezlikda aylanadigan elektr motori bor deylik. Ammo haqiqat shuni ko'rsatadiki, quvvat manbai pallasida yuk ostida kuchlanish o'zgarishi mumkin. Natijada, elektr motorining tezligi mos ravishda o'zgaradi
Yuqorida keltirilgan muammoni fikr-mulohazalar yordamida hal qilish mumkin. Elektr dvigatel va regulyator o'rtasida tezlik sensori ulangan. Sensordan joriy qiymatni olgan tizim, aylanish tezligi ushbu vazifaga mos kelishi uchun dvigatelga signalni mustaqil ravishda boshqaradi. Tizimdagi bu funksiya regulyator tomonidan boshqariladi. Tartibga solish qonuniga ko'ra regulyatorlar quyidagi turlarga bo'linadi, P - proportsional, PI - proportsional-integral, PID - proportsional-integral-hosildir [3]. PID kontroller eng keng tarqalgan avtomatik boshqaruvchi hisoblanadi. Bu avtomatik boshqaruv zarur bo'lgan deyarli barcha texnologik jarayonlarda qo'llaniladigan universal qurilma. (Masalan, maxsus pechlar, sovutgichlar, inkubatorlar, quritish kameralari va boshqalardagi haroratni nazorat qilishda. Yoki dastgohlar, robot qurilmalari va boshqalar uchun elektr motorlarining tezligini saqlab turish).
1-rasm. Quritish kamerasida harorat sozlagichining vaqtinchalik egri chizig'i 1,3 - qoniqarli emas, 2 - optimal egri.
Boshqa kontrollerlar mavjud, masalan, chiziqli-kvadrat boshqaruvchi. Ko'pgina avtomatik boshqaruv tizimlari quyidagi elementlardan iborat: Boshqarish tizimining "markazi" bo'lgan regulyator. Regulyator, bu ma'noda, boshqaruvchiga (yoki mikrokontrollerga) kiritilgan matematik algoritm yoki dastur kodidir. Boshqarish ob'ekti - bu boshqarilishi kerak bo'lgan qurilma. Boshqarish moslamasi (aktuator) - regulyatordan keladigan boshqaruv signaliga muvofiq boshqaruv ob'ektiga ta'sir qiluvchi qurilma. Raqam ko'rinishidagi nazorat signali impuls yoki analog bo'lishi mumkin. Sensor - bu boshqaruv ob'ektidan parametrning joriy qiymatini qabul qiluvchi va uni boshqaruvchiga beradigan qurilma. Quyidagi elementlar birgalikda teskari aloqa bilan yopiq tsikl tizimini tashkil qiladi. Tizimning to'g'ri ishlashi uchun regulyatorga sozlama beriladi. Ya'ni, bu regulyator sensordan joriy qiymatni keltirishi kerak bo'lgan raqam. Sozlama boshqaruvchining dastur kodiga kiritilishi yoki tashqi ta'sir bilan o'rnatilishi mumkin. O'rnatish texnologik jarayonning talablariga muvofiq, shaxs tomonidan o'rnatiladi
2-rasm. Yopiq konturli boshqaruv tizimining diagrammasi.
ACS vazifasi joriy qiymatni sozlama bilan solishtirish va boshqaruv moslamasiga boshqaruv signalini berishdir. Dasturiy jihatdan (3-rasm) bu amallarni quyidagicha belgilash mumkin: yangi o'rnatishga kirish; regulyator sensordan signal oladi; hisob-kitoblarni amalga oshirish; boshqaruv signalining chiqishi.
sozlanishi sozlash = yangi o'rnatish; regulyatsiya qilingan kirish = sensordan signal; tartibga solish.hisoblash(); qo'llash (tartibga solingan kiritish); kutib turing (dt);
3-rasm. Dastur kodi. Zamonaviy regulyatorlar mikroprotsessor texnologiyasi asosida ishlab chiqariladi va diskret qurilmalardir [4]. Shu munosabat bilan hisob-kitoblar asosida aniqlangan boshqaruv signali muntazam oraliqlarda, ya'ni teng davr yoki chastotada yaratilishi kerak. Bu chastota namuna olish davri deb ataladi va dt bilan belgilanadi. Tekshirish moslamasining asosiy sharti shundaki, boshqaruv signali sensordan keladigan qiymatga ta'sir qilishi kerak. Bundan tashqari, regulyator tizimga tashqi ta'sirlarni qoplashi kerak. PID tekshiruvi mos ravishda o'rnatiladi. PID tekshirgichi uchta koeffitsient yordamida tuzilgan, k p - proportsional, k i - integral va k d - differentsial. PID kontrollerdan chiqish, ya'ni to'g'ridan-to'g'ri boshqaruv signali proportsional, integral va differentsial uchta komponentdan iborat. Bu signal uchta qiymat yig'indisi sifatida hosil bo'ladi, ularning har biri o'z koeffitsientiga ko'paytiriladi.
𝑜𝑢𝑡=𝑃⋅𝑘p+𝐼⋅𝑘i+ 𝐷⋅𝑘d
bu erda: chiqish - boshqaruv signali; P, I, D - mos ravishda, regulyatorning proportsional, integral differentsial komponenti; k p, k i, k d - PID tekshirgich koeffitsientlari. PID kontrollerning har bir koeffitsienti individual ravishda nolga teng bo'lishi mumkin. Bunday holda, regulyator komponenti nolga teng, ya'ni regulyator P, PI, PD yoki PID shakliga ega bo'lishi mumkin. Turli xil tizimlar turli yondashuvlarni talab qiladi, shuning uchun PID kontrolleri universaldir. PID kontrollerning klassik shakli quyidagicha ta'riflanishi mumkin:
3 Tadqiqot natijalari
PID kontroller rolini amalga oshiradigan dastur kodini ko'rib chiqing. Tekshirish moslamasining mutanosib komponenti sensordan va o'rnatishdan joriy qiymat o'rtasidagi farqdir.
𝑜𝑢𝑡=𝑃⋅𝑘p
𝑃=𝑠𝑒𝑡𝑝𝑜𝑖𝑛𝜏-𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡
bu yerda: out – kontroller chiqishi (boshqaruv signali); belgilangan nuqta - sozlash (o'rnatilgan qiymat); kirish - kirish signali (uzatuvchining qiymati); dt - hisoblash va tartibga solish davri. Bu farq nazorat xatosi deb ataladi, ya'ni tizim belgilangan nuqtadan qanchalik uzoqda. Xato qanchalik katta bo'lsa, boshqaruv signali shunchalik katta bo'ladi va tizim tezroq boshqariladigan qiymatni belgilangan qiymatga keltiradi. Formulada kp koeffitsienti xatoning kuchayishiga ta'sir qiladi [5-7]. Agar tizim belgilangan qiymatga yetgan bo'lsa, unda xato nolga aylanadi va boshqaruv signali ham:
𝑠𝑒𝑡𝑝𝑜𝑖𝑛𝜏=𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡, 𝑃=0, 𝑜𝑢𝑡=0
Boshqacha qilib aytganda, P kontroller tizimni hech qachon berilgan qiymatga keltira olmaydi. Tizimda har doim xato bo'ladi. P komponenti regulyatorda asosiy hisoblanadi. Koeffitsient k p statik xatolikni, ya'ni har bir nazorat bosqichidagi xatolikni kamaytiradi. K p qancha ko'p bo'lsa, boshqaruv xatosi shunchalik kichik bo'ladi, lekin uni nolga tushirish mumkin bo'lmaydi. Shu bilan birga, k p ning haddan tashqari katta qiymati tizimda katta sakrashlarga olib keladi (4-rasm).𝑃0, 𝑜𝑢𝑡=0
4-rasm. P Regulyatorning vaqtinchalik uchastkalari. a) da at P = 1; b) at P > 10.
Boshqarish xatosini nolga kamaytirish uchun boshqaruvchining I komponenti qo'llaniladi. Integral komponent integral koeffitsienti va tizim xatosi (oqim va o'rnatilgan qiymat o'rtasidagi farq) namuna olish davriga ko'paytirilgan yig'indisidan iborat. Ya'ni, xatoning vaqt bo'yicha integrali aslida hisoblanadi [8]. Tekshirish moslamasining ajralmas komponentida tizimning xatosi to'planadi, bu boshqaruvchiga vaqt o'tishi bilan uni butunlay yo'q qilishga imkon beradi. Ya'ni, tizimni yuqori aniqlik bilan berilgan qiymatga keltiring.
𝑜𝑢𝑡=𝐼⋅𝑘i
𝐼=𝐼+(𝑠𝑒𝑡𝑝𝑜𝑖𝑛𝜏-𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡)⋅𝑑𝑡
bu yerda: out – kontroller chiqishi (boshqaruv signali); belgilangan nuqta - sozlash (o'rnatilgan qiymat); kirish - kirish signali (uzatuvchining qiymati);
E3S Web of Conferences 390, 03002 (2023) https://doi.org/10.1051/e3sconf/202339003002 AGRITECH-VIII 2023
dt - hisoblash va tartibga solish davri. Regulyatorning ajralmas komponenti xato nolga teng bo'lgan bunday nazorat signalini ishlab chiqaradi. Integratsiyalashgan kontrollerlar boshqaruv tizimlarida ishlatilmaydi. Buning sababi shundaki, integral regulyatorlar juda sekin ishlaydi va tizimda tebranishlarni keltirib chiqaradi (5-rasm).
5-rasm. I regulyatorning vaqtinchalik jarayon grafigi. a) I = 1 da; b) I > 10 uchun.
PI regulyatorlari boshqaruv tizimlarida qo'llaniladi (6-rasm).
6-rasm. PI regulyatorining vaqtinchalik uchastkalari. a) P = 1 da, I = 1; b) da P > 10, I > 10. Differensial atama kelajakdagi tizim xatolarini tuzatadi. Tekshirish moslamasining D komponenti joriy va oldingi xatolar orasidagi farqni o'lchovlar orasidagi vaqtga, ya'ni namuna olish davri dt ga bo'linadi. Boshqacha qilib aytganda, bu xatoning vaqtga nisbatan hosilasidir.
𝑜𝑢𝑡=𝐷⋅𝑘d
𝑒𝑟𝑟 = 𝑠𝑒𝑡𝑝𝑜𝑖𝑛𝜏 – 𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡
prevErr=err
bu yerda: out – kontroller chiqishi (boshqaruv signali); belgilangan nuqta - sozlash (o'rnatilgan qiymat); kirish - kirish signali (uzatuvchining qiymati);
E3S Web of Conferences 390, 03002 (2023) https://doi.org/10.1051/e3sconf/202339003002 AGRITECH-VIII 2023
err - joriy tizim xatosi; prevErr - oldingi tizim xatosi; dt - hisoblash va tartibga solish davri. Differensial komponent sensordan signalning o'zgarishiga ta'sir qiladi va qanchalik kuchli o'zgarish sodir bo'lsa, umumiy miqdorga shunchalik katta qiymat qo'shiladi. Ya'ni, D komponenti tizimdagi keskin o'zgarishlarning o'rnini to'ldirishga va to'g'ri sozlash bilan kuchli o'tishni oldini olishga va tebranishlarni kamaytirishga imkon beradi [9, 10]. D koeffitsienti tizimdagi o'zgarishlarning og'irligini yoki aniqligini sozlash imkonini beradi, shuningdek, boshqa koeffitsientlar ularning tarkibiy qismlarini tartibga soladi. D komponenti birinchi navbatda tezkor tizimlar uchun, ya'ni keskin o'zgarishlarga uchragan tizimlar uchun kerak. Sekin jarayonlarga kelsak, regulyatorning differentsial komponenti ishlatilmaydi. D komponenti tezlikni tahlil qilish orqali kelajakda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan xatolarni tuzatadi. Yuqoridagilarga asoslanib, regulyatorning P komponenti asosiy signalni o'rnatadi, ya'ni chiqish tezligini belgilangan qiymatga oshiradi, boshqaruv signalini oshiradi, degan xulosaga kelishimiz mumkin. Ammo bu tebranishlarni keltirib chiqaradi va tizim xatosini nolga keltirmaydi. Regulyatorning I koeffitsienti xatoni to'liq bartaraf etishga imkon beradi va vaqt o'tishi bilan tizimni to'liq belgilangan nuqtaga etkazish imkonini beradi. I koeffitsientining juda katta qiymatlarida tizimda susaytirilmagan tebranishlar ham paydo bo'lishi mumkin. Shuning uchun, kontroller algoritmidagi integral yig'indi ko'pincha cheklangan bo'lib, u cheksiz ko'payib, kamayishi mumkin emas. Regulyatorning D koeffitsienti tez va ideal o'tish uchun chayqalishlar va nafas olishni yumshatish imkonini beradi. Shu bilan birga, sensordan noto'g'ri signallar bilan boshqaruvchining D komponenti tizimning noto'g'ri ishlashiga va boshqaruv signalida doimiy sakrashga olib kelishi mumkin. D sensori signalidagi har bir keskin o'zgarish uchun regulyator komponenti nazorat signalini o'zgartirish orqali javob beradi, shuning uchun ideal tartibga ega bo'lish uchun sensordan signalni filtrlash kerak. O'rganilayotgan tizim uchun PID kontroller koeffitsientlarini o'rnatish quyidagicha amalga oshiriladi. Barcha kontroller koeffitsientlarini nolga o'rnating. Keyin P koeffitsientini asta-sekin o'chirmagan tebranishlar paydo bo'lguncha oshiramiz. Koeffitsientning olingan qiymati o'zgaruvchiga yoziladi P 1. Biz tizimning tebranish davrini P koeffitsientining topilgan qiymati bilan aniqlaymiz va uni T deb belgilaymiz. PID kontroller uchun koeffitsientlar quyidagilar bilan aniqlanadi. matematik hisoblash
𝑘𝑃 = 0.6⋅𝑘𝑃1
Quritish kammmerasida o'rganilayotgan haroratni nazorat qilish tizimi uchun P 1 = 20, tebranish davri, T = 3 soniyada so'nmagan tebranishlar paydo bo'ldi. Tizimdagi dt davri 50 ms (0,05 s) ni tashkil qiladi. PID kontroller koeffitsientlarini hisoblang:
4 Xulosa Tahlil asosida PID kontroller yordamida boshqarish usuli talab qilinadigan rejim parametrlarini takrorlashning ishonchliligi va aniqligini oshirish imkonini berishi aniqlandi.
E3S Web of Conferences 390, 03002 (2023) https://doi.org/10.1051/e3sconf/202339003002 AGRITECH-VIII 2023
PID kontrolleri real vaqt rejimida ma'lumotlarni to'plash, o'zgartirish, qayta ishlash, saqlash va boshqaruv buyruqlarini yaratish uchun mo'ljallangan mikroprotsessorli qurilmadir. Shunday qilib, jarayon parametrlarini ro'yxatga olish va saqlash, raqamli PID kontroller yordamida meva mahsulotlarini quritish jarayoni bo'yicha nazorat harakatlarini shakllantirish bir qator afzalliklarga yordam beradi: jarayonni to'liq avtomatlashtirish imkonini beradi; turli mahsulotlarni quritish jarayonida zamonaviy intellektual texnologiyalardan foydalanish uchun keng maydon mavjud.
|
