وبلاگ

اثر متقابل در فرایند مورد آزمایش به این صورت است که به آب در درون تانک اول در حال گرم شدن است، به محض استارت اینورتر آب سرد از تانک دوم به درون تانک اول ریخته می­ شود و حلقه کنترل دما را دچار مشکل می­ کند. برای به حداقل رساندن این اثر متقابل می­توان از جبرانساز استفاده کرد.

شکل ۷-۴۳ بلوک دیاگرام کلی سیستم چند متغیره با جبرانساز را نشان می­دهد. در این بلوک دیاگرام v(s) ورودی، D(s) جبران­کننده، G(s) تابع تبدیل فرایند و y(s) نیز خروجی سیستم است.
شکل ۷-۴۳٫ بلوک دیاگرام کلی سیستم چند متغیره با جبران‏کننده [۶۹].
حال باید D(s) به نحوی عمل کند تا بین ورودی­های v(s) و خروجی­های y(s) هیچ اثر متقابلی وجود نداشته باشد. مثالی از یک سیستم کنترل چندمتغیره همراه با جبرانساز در شکل ۷-۴۴ آورده شده است. در بلوک دیاگرام این سیستم کنترل، توابع تبدیل مربوط به کنترل­ کننده جبرانساز باید طوری قرار داده ­شوند که اثر متقابل را به طور کامل حذف کنند و می­توان نوشت:
به عبارتی
.
حال باید در این روابط اثر متقابل روی و نیز روی حذف شود، بنابراین جبرانساز به صورت زیر تعیین می­ شود:
بنابراین برای فرایند دو متغیره موجود در آزمایشگاه با در نظر گرفتن حلقه­های کنترل دما و سطح به عنوان حلقه­های کنترل اصلی و مجزا، ابتدا دو کنترل­ کننده PI با توجه به آنچه در بخش ۷-۴ توضیح داده شد، تنظیم و پس از آن سیستم جبرانساز طراحی می­ شود.
شکل ۷-۴۴٫ سیستم کنترل جبرانساز [۶۹].
ضرایب این کنترل­ کننده برای دو فرایند ذکر شده با بهره گرفتن از جعبه­ابزار PID نرم­افزار متلب به صورت زیر تنظیم شده ­اند:
Ts=5s
Temperature loop: Proportional gain=1.9195, Integral gain=0.070865
Level loop: Proportional gain=2.8805, Integral gain=0.016764.
و تابع تبدیل جبرانساز برای این فرایند به صورت زیر خواهد بود:
نتایج اعمال کنترل­ کننده PI همراه با جبرانساز در مقایسه با روش IGPC در شکل­های زیر آورده شده است.
شکل ۷-۴۵٫ نتایج اعمال کنترل‏کننده PI همراه با جبرانساز در مقایسه با روش IGPC.
شکل ۷-۴۶٫ سیگنال کنترل اعمال شده در روش PI همراه با جبرانساز در مقایسه با روش IGPC برای خروجی دما.
شکل ۷-۴۷٫ نتیجه اعمال روش PI همراه با جبرانساز در مقایسه با روش IGPC برای خروجی سطح.
همانطور که از نتایج فوق آشکار است روش IGPC در مقایسه با روش PI همرا با جبرانساز نه تنها دارای سرعت پاسخ مطلوب­تری است، بلکه سیگنال کنترل اعمال شده در این حالت بهینه­تر از سیگنال کنترل اعمال شده توسط روش PI می­باشد. در فرایند دما سرعت پاسخ خروجی بسیار بیشتر از کنترل­ کننده PI می­باشد و نوسانات بسیار کمتری در سیگنال کنترل نیز مشاهده می‏شود. این نوسانات در سیگنال کنترل روش PI هنگامی که دما به سیگنال مرجع نزدیک می­ شود بیشتر شده و و در این حالت سیگنال PWM ایجا شده توانایی بالابردن دمای آب را نخواهد داشت و در نتیجه سیگنال مرجع با سرعت خوبی دنبال نشده­است. در مورد خروجی دما نیز سیگنال کنترل در روش PI دارای نواسانات بیشتری است که این نواسانات در طولانی مدت می‏تواند سخت افزار فرایند (در این حالت اینورتر) را با مشکل مواجه کند.
از طرف دیگر حجم حافظه مورد نیاز برنامه نسبت به حالت استاندارد کاهش قابل ملاحظه­ای داشته است و این نشان می­دهد