Integratörlü sistemler için katsayı diyagram metodu ile kontrolör tasarımı

Abstract

Öz:Bu çalışmanın amacı, transfer fonksiyonunda integrator bulunan zaman gecikmeli sistemlerin kontrolünde klasik PID kontrolörlerin sınırlılıklarını göstermektir. Bu nedenle, bu tür sistemler için daha iyi bir davranış elde etmek amacıyla-Katsayı Diyagram Metodu (KDM) olarak adlandırılan bir polinomsal yaklaşımın kullanılması önerilmiştir. KDM ile kontrolör tasarımı eşdeğer zaman sabiti, kararlılık indeksi ve karalılık sınır indeksi gibi uygun davranış kriterlerine karşı kapalı çevrim sisteminin karakteristik polinomunun katsayılarını seçmeye dayalıdır. Yapılan tasarım örneği KDM'in hem referans basamak girişin takibi ve hem de bozucu işaretin söndürülmesi için davranışta önemli bir iyileşme sağladığını göstermiştir. Ayrıca kontrol en kısa yerleşme süresini ve parametre değişimlerine karşı en dayanıklı davranışı sağlamıştır.

Abstract:The objective of this paper is to illustrate the limitations of classical PID controllers in controlling time delay systems with integrating transfer functions. Generally, the control of integrating processes is more difficult than the classical-stable open-loop processes. Especially, integrating processes existing time delay make difficult the control operation. Numerous, PID strategies have been proposed for these systems recently. Therefore, using a polynomial approach, Coefficient Diagram Method (CDM) has been proposed in order to obtain a better performance for these systems. The controller design by CDM is based on the choice of the coefficients of the characteristic polynomial of the closed loop system according to the convenient performance criteria such as equivalent time constant, stability index, and stability limit index. The studies on this method illustrated that the CDM provides a significantly improved performance both for the reference step input tracking and for the disturbance rejection. Also the control system provides the smallest settling time and the most robust performance to the parameter changes. An example are presented for an integrating process with time delay to illustrate the effectiveness of the proposed method and compared it with existing ones. It is shown that CDM design is more stable and robust whilst giving the desired time domain performance.