Kontrolör, otomasyon kontrol sisteminin temel bileşenidir; sensör sinyallerinin alınmasından, verilerin işlenmesinden, kontrol edilen nesnenin hassas kontrolünü sağlamak için kontrol talimatlarının verilmesinden sorumludur. Denetleyici kontrol yöntemleri çeşitlidir ve farklı kontrol senaryoları ve ihtiyaçları için farklı kontrol yöntemleri uygundur. Bu yazıda, PID kontrolü, bulanık kontrol, uyarlanabilir kontrol, tahmine dayalı kontrol, sinir ağı kontrolü ve akıllı kontrol dahil olmak üzere kontrolörler tarafından sıklıkla kullanılan çeşitli kontrol yöntemlerini ayrıntılı olarak tanıtacağız.
1.PID kontrolü
PID kontrolü (Orantılı-İntegral-Türevsel Kontrol), endüstriyel üretim, havacılık, ulaşım vb. alanlarda yaygın olarak kullanılan klasik bir kontrol yöntemidir. PID kontrol cihazı, kontrol edilen nesneyi Orantılı (P), İntegral (I) ve Türev (D) olmak üzere üç bağlantı aracılığıyla kontrol eder.
1.1 Oransal kontrol
Oransal kontrol PID kontrolünün temelidir, kontrol yasası şöyledir: u (t)=Kp * e (t), burada kontrol miktarı için u (t), orantı katsayısı için Kp, sapma için e (t). Oransal kontrolün ana işlevi sapmayı azaltmak ve sistemin tepki hızını arttırmaktır.
1.2 Entegre Kontrol
İntegral kontrolün işlevi, sistemdeki statik farkı ortadan kaldırmak ve sistemin kararlılığını arttırmaktır. Kontrol yasası şöyledir: u(t)=u(t-1) + Ki * ∫e(t)dt, burada Ki integral katsayısıdır.
1.3 Diferansiyel kontrol
Diferansiyel kontrolün ana işlevi, sistemin salınımını bastırmak ve sistemin-parazit önleme yeteneğini geliştirmektir. Kontrol yasası şöyledir: u(t)=u(t-1) - Kd * de(t)/dt, burada Kd diferansiyel katsayıdır.
1.4 PID kontrolünün özellikleri
PID kontrolü, basit yapı, parametrelerin kolay ayarlanması, uyarlanabilirlik vb. gibi avantajlara sahiptir, ancak aynı zamanda doğrusal olmayan ve zamanla değişen sistemlerin zayıf kontrolü-ve parametrelerin ayarlanması için daha yüksek gereksinimler gibi bazı sınırlamalar da vardır.
2. Bulanık kontrol
Bulanık kontrol, belirsizlik ve belirsizlikle baş etmeye uygun, bulanık mantığa dayalı bir kontrol türüdür. Bulanık denetleyici, kontrol edilen nesnenin kontrolünü üç parça aracılığıyla gerçekleştirir: bulanık kural tabanı, bulanık çıkarım makinesi ve durulaştırıcı.
2.1 Bulanık Kural Tabanı
Bulanık kural tabanı, giriş değişkenleri ve çıkış değişkenleri arasındaki ilişkiyi tanımlamak için bir dizi bulanık kural içeren bulanık denetleyicinin çekirdeğidir. Bulanık kural şu şekildedir: EĞER giriş değişkeni bulanık küme ise, o zaman çıkış değişkeni bulanık kümedir.
2.2 Bulanık Çıkarım Makinesi
Bulanık çıkarım makinesi, çıkış değişkenlerinin bulanık değerlerini elde etmek için bulanık kural tabanındaki kurallara göre giriş değişkenleri hakkında mantık yürütür. Bulanık çıkarım süreci dört adımdan oluşur: bulanıklaştırma, kural eşleştirme, kural birleştirme ve durulaştırma.
2.3 Durdurucu
Durulaştırıcının rolü, bulanık akıl yürütmeden elde edilen bulanık değerleri gerçek kontrol miktarlarına dönüştürmektir. Yaygın olarak kullanılan durulaştırma yöntemleri arasında maksimum ilişki yöntemi, ağırlıklı ortalama yöntemi vb. yer alır.
2.4 Bulanık kontrolün özellikleri
Bulanık kontrol, düşük parametre ayarlama gereksinimleri ve yüksek uyarlanabilirlik ile belirsizlik ve bulanık problemlerle başa çıkma yeteneğine sahiptir. Bununla birlikte, bulanık kontrolün kural tabanının oluşturulmasının çok fazla deneyim ve bilgi gerektirmesi ve kontrol doğruluğunun bulanık kümenin bölünmesinden ve çıkarım yönteminden etkilenmesi gibi bazı sınırlamaları da vardır.
3. Uyarlanabilir kontrol
Uyarlanabilir kontrol, kontrol edilen nesnenin özelliklerine ve çevresel değişikliklere göre kontrol parametrelerini otomatik olarak ayarlayabilen bir tür kontrol yöntemidir. Uyarlanabilir denetleyici genellikle üç bölümden oluşur: model tanımlama, parametre tahmini ve kontrol yasası tasarımı.
3.1 Model Tanıma
Model tanımlama, parametre tahmini ve kontrol yasası tasarımı için bir temel sağlamak üzere, kontrol edilen nesnenin matematiksel modelini oluşturmak için giriş ve çıkış verileri aracılığıyla uyarlanabilir kontrolün temelidir.
3.2 Parametre Tahmini
Parametre tahmini, kontrol yasası tasarımı için gerçek zamanlı parametre bilgisi sağlayan, model tanımlamasından elde edilen bilgilere göre kontrollü nesnenin parametrelerinin çevrimiçi olarak tahmin edilmesidir.
3.3 Kontrol yasası tasarımı
Kontrol yasası tasarımı, kontrol edilen nesnenin hassas kontrolünü gerçekleştirmek için model tanımlama ve parametre tahmini sonuçlarına göre, kontrol edilen nesnenin özelliklerine ve çevresel değişikliklere uyarlanmış kontrol yasasını tasarlamaktır.
3.4 Uyarlanabilir kontrolün özellikleri
Uyarlanabilir kontrol, kontrol edilen nesnenin özelliklerine ve çevresel değişikliklere uyum sağlama yeteneğine sahiptir ve doğrusal olmayan ve zamanla değişen sistemlerin kontrolünü-gerçekleştirebilir. Bununla birlikte, uyarlamalı kontrolün, model tanımlamanın doğruluğu ve parametre tahmininin kontrol etkisini etkilemesi ve kontrol yasasının tasarımının karmaşık olması gibi bazı sınırlamaları da vardır.
4. Tahmine dayalı kontrol
Tahmine dayalı kontrol, kontrol edilen nesnenin gelecekteki davranışını tahmin ederek, kontrol edilen nesnenin optimal kontrolünü gerçekleştiren, gelecekteki tahmin bilgilerine dayanan bir kontrol yöntemidir.
4.1 Tahmine dayalı model
Tahmine dayalı model, kontrol edilen nesnenin dinamik davranışını tanımlamak için kullanılan tahmine dayalı kontrolün temelidir. Yaygın olarak kullanılan tahmin modelleri ARX modeli, BJ modeli vb.'dir.
4.2 Tahmin Algoritması
Tahmin algoritması, tahmin modeline ve mevcut giriş ve çıkış bilgilerine göre kontrol edilen nesnenin gelecekteki davranışını tahmin eder. Yaygın olarak kullanılan tahmin algoritmaları özyinelemeli en küçük kareler, Kalman filtresi vb.'yi içerir.
4.3 Optimizasyon kontrolü
Optimum kontrol, kontrol edilen nesnenin optimum kontrolünü sağlamak için optimum kontrol yasasını çözmek için optimizasyon algoritması aracılığıyla tahmin sonuçlarına dayanır. Yaygın olarak kullanılan optimizasyon algoritmaları doğrusal programlama, ikinci dereceden programlama vb.'dir.