Kontrolieris ir galvenā automatizācijas vadības sistēmas sastāvdaļa, kas ir atbildīga par sensoru signālu saņemšanu, datu apstrādi, vadības instrukciju izdošanu, lai panāktu precīzu vadāmā objekta kontroli. Kontroliera vadības metodes ir dažādas, un dažādas vadības metodes ir piemērotas dažādiem vadības scenārijiem un vajadzībām. Šajā rakstā mēs detalizēti iepazīstināsim ar vairākām vadības metodēm, ko bieži izmanto kontrolieri, tostarp PID vadību, izplūdušo vadību, adaptīvo vadību, paredzamo vadību, neironu tīkla vadību un viedo vadību.
1. PID kontrole
PID kontrole (Proporcionālā-Integrālā-Atvasinātā vadība) ir klasiska kontroles metode, ko plaši izmanto rūpnieciskajā ražošanā, aviācijā, transportā utt. PID kontrolieris kontrolē kontrolēto objektu, izmantojot trīs saites: proporcionālā (P), integrālā (I) un atvasinātā (D).
1.1. Proporcionāla kontrole
Proporcionālā kontrole ir PID kontroles pamatā, kontroles likums ir: u (t)=Kp * e (t), kur u (t) kontroles daudzumam, Kp proporcionalitātes koeficientam, e (t) novirzei. Proporcionālās vadības galvenā funkcija ir samazināt novirzi un uzlabot sistēmas reakcijas ātrumu.
1.2 Integrālā vadība
Integrālās vadības funkcija ir novērst sistēmas statiskās atšķirības un uzlabot sistēmas stabilitāti. Kontroles likums ir: u(t)=u(t-1) + Ki * ∫e(t)dt, kur Ki ir integrāļa koeficients.
1.3 Diferenciāļa vadība
Diferenciālās vadības galvenā funkcija ir apspiest sistēmas svārstības un uzlabot sistēmas pret{0}}traucējumu spēju. Tās kontroles likums ir: u(t)=u(t-1) - Kd * de(t)/dt, kur Kd ir diferenciālais koeficients.
1.4. PID kontroles raksturojums
PID kontroles priekšrocības ir vienkārša struktūra, vienkārša parametru pielāgošana, pielāgojamība un tā tālāk, taču tajā pašā laikā ir daži ierobežojumi, piemēram, slikta nelineāro un laika{0}}mainīgo sistēmu vadība un augstākas prasības parametru pielāgošanai.
2. Neskaidra vadība
Izplūdušā vadība ir vadības veids, kas balstīts uz izplūdušo loģiku un ir piemērots nenoteiktības un neskaidrības risināšanai. Izplūdušais kontrolieris realizē kontrolētā objekta vadību, izmantojot trīs daļas: izplūdušo noteikumu bāzi, izplūdušo secinājumu mašīnu un defuzifikatoru.
2.1. Izplūdusi noteikumu bāze
Izplūdušo noteikumu bāze ir izplūdušā kontrollera kodols, kurā ir ietverta virkne neskaidru kārtulu, lai aprakstītu attiecības starp ievades mainīgajiem un izvades mainīgajiem. Izplūdušais kārtulas forma ir IF ievades mainīgā IS izplūdušā kopa, tad izvades mainīgā IS izplūdušā kopa.
2.2. Izplūdušo secinājumu mašīna
Izplūdušo secinājumu mašīna pamato ievades mainīgos saskaņā ar izplūdušo noteikumu bāzes noteikumiem, lai iegūtu izvades mainīgo izplūdušās vērtības. Izplūdušo secinājumu process ietver četrus soļus: izplūdumu, noteikumu saskaņošanu, noteikumu saplūšanu un defuzifikāciju.
2.3 Defuzzifier
Defuzifikatora uzdevums ir pārvērst izplūdušās vērtības, kas iegūtas no izplūdušās spriešanas, faktiskajos kontroles daudzumos. Parasti izmantotās defuzzifikācijas metodes ietver maksimālās piederības metodi, vidējo svērto metodi utt.
2.4. Neskaidras vadības raksturojums
Izplūdušajai vadībai ir iespēja tikt galā ar nenoteiktību un neskaidrām problēmām, ar zemām prasībām attiecībā uz parametru pielāgošanu un augstu pielāgošanās spēju. Tomēr izplūdušajai vadībai ir arī daži ierobežojumi, piemēram, noteikumu bāzes izveidei ir nepieciešama liela pieredze un zināšanas, un vadības precizitāti ietekmē izplūdušās kopas dalījums un secinājumu metode.
3. Adaptīvā vadība
Adaptīvā vadība ir sava veida vadības metode, kas var automātiski pielāgot vadības parametrus atbilstoši kontrolējamā objekta īpašībām un vides izmaiņām. Adaptīvais kontrolieris parasti ietver trīs daļas: modeļa identifikāciju, parametru novērtēšanu un vadības likumu izstrādi.
3.1 Modeļa atpazīšana
Modeļa identifikācija ir adaptīvās kontroles pamatā, izmantojot ievades un izejas datus, lai izveidotu kontrolējamā objekta matemātisko modeli, lai nodrošinātu pamatu parametru novērtēšanai un kontroles likumu izstrādei.
3.2. Parametru novērtējums
Parametru novērtējums ir kontrolētā objekta parametru aplēse tiešsaistē saskaņā ar informāciju, kas iegūta no modeļa identifikācijas, kas nodrošina reāllaika parametru informāciju-vadības likuma projektēšanai.
3.3. Kontroles likumu izstrāde
Vadības likuma projekts ir izstrādāt kontroles likumu, kas pielāgots kontrolējamā objekta īpašībām un vides izmaiņām atbilstoši modeļa identifikācijas un parametru novērtēšanas rezultātiem, lai realizētu precīzu kontrolējamā objekta vadību.
3.4. Adaptīvās vadības raksturojums
Adaptīvā vadība spēj pielāgoties kontrolētā objekta īpašībām un vides izmaiņām, kā arī var realizēt nelineāru un laika{0}}mainīgu sistēmu vadību. Tomēr adaptīvajai vadībai ir arī daži ierobežojumi, piemēram, modeļa identifikācijas un parametru novērtēšanas precizitāte ietekmē kontroles efektu, un kontroles likuma izstrāde ir sarežģīta.
4. Prognozējošā kontrole
Prognozējošā kontrole ir vadības metode, kas balstīta uz nākotnes prognozēšanas informāciju, kas realizē optimālu kontrolējamā objekta vadību, prognozējot vadāmā objekta turpmāko uzvedību.
4.1 Prognozējošais modelis
Prognozējošais modelis ir paredzamās kontroles pamats, ko izmanto, lai aprakstītu kontrolētā objekta dinamisko uzvedību. Parasti izmantotie prognozēšanas modeļi ir ARX modelis, BJ modelis un tā tālāk.
4.2. Paredzēšanas algoritms
Prognozēšanas algoritms paredz kontrolētā objekta turpmāko uzvedību saskaņā ar prognozēšanas modeli un pašreizējo ievades un izvades informāciju. Parasti izmantotie prognozēšanas algoritmi ietver rekursīvos mazākos kvadrātus, Kalmana filtru utt.
4.3 Optimizācijas kontrole
Optimāla kontrole ir balstīta uz prognozēšanas rezultātiem, izmantojot optimizācijas algoritmu, lai atrisinātu optimālo kontroles likumu, lai sasniegtu optimālu kontrolējamā objekta kontroli. Parasti izmantotie optimizācijas algoritmi ir lineārā programmēšana, kvadrātiskā programmēšana un tā tālāk.