Τι είναι ένας προσαρμοστικός ελεγκτής;

Ένας προσαρμοστικός ελεγκτής είναι αυτός που αξιολογεί συνεχώς τις επιδόσεις του στη ρύθμιση βιομηχανικών διεργασιών για την επίτευξη συγκεκριμένων στόχων και προσαρμόζεται για την καλύτερη επίτευξη αυτών των στόχων. Ένα παράδειγμα θα ήταν μια εμπορική διαδικασία μαγειρέματος τροφίμων όπου η διατήρηση μιας ακριβούς θερμοκρασίας μαγειρέματος είναι απαραίτητη για τη σταθερή παραγωγή ενός προϊόντος υψηλής ποιότητας. Η διακύμανση του προϊόντος που υποβάλλεται σε επεξεργασία ή στο ίδιο το εργοστάσιο επεξεργασίας, ματαιώνει αυτή τη συνοχή. Μια τέτοια μεταβλητότητα μπορεί είτε να προβλεφθεί είτε απρόβλεπτη. Τα προσαρμοστικά συστήματα ελέγχου έχουν αναπτυχθεί για την αντιμετώπιση ενός ή και των δύο τύπων.

Υπάρχουν δύο ομάδες ελέγχου σημείου ρύθμισης, όπου το σημείο ρύθμισης, ή η επιθυμητή τιμή λειτουργίας, και η μεταβλητή διεργασίας, η πραγματική τιμή, συγκρίνονται, δίνοντας μια απόφαση εξόδου. Ο πρώτος είναι ο παραδοσιακός έλεγχος on-off, όπως αυτός που χρησιμοποιείται στους οικιακούς θερμοστάτες, όπου η θερμότητα είναι είτε ενεργοποιημένη είτε απενεργοποιημένη. Ο δεύτερος τύπος είναι ο έλεγχος στραγγαλισμού, ο ίδιος τύπος που χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ταχύτητας ενός αυτοκινήτου εφαρμόζοντας αναλογικά περισσότερη ή λιγότερη ισχύ μέσω του γκαζιού. Ο αναλογικός-ολοκληρωμένος-παράγωγος (PID) ή ο έλεγχος τριών τρόπων είναι ο πιο συνηθισμένος αλγόριθμος που χρησιμοποιείται από τους ελεγκτές διεργασίας για την εκτέλεση της ενέργειας ελέγχου στραγγαλισμού. Εν συντομία, ένας ελεγκτής PID παρέχει άμεση, μακροπρόθεσμη και προκαταρκτική παρέμβαση για να χειριστεί έναν ενεργοποιητή ελέγχου, όπως ένα γκάζι κινητήρα, ώστε η μεταβλητή της διεργασίας να είναι ίση με το επιθυμητό σημείο ρύθμισης και να διατηρηθεί εκεί.

Ενώ οι πρώτες στρατηγικές προσαρμοστικού ελεγκτή αναπτύχθηκαν για συστήματα αυτόματου πιλότου αεροσκαφών και πρώιμα διαστημικά οχήματα, οι πιο παραγωγικές χρήσεις του προσαρμοστικού ελέγχου ήταν στη σφαίρα ελέγχου βιομηχανικών διεργασιών και στις μεταφορές. Με την ευρεία χρήση των μικροϋπολογιστών, ο προσαρμοστικός έλεγχος έχει βρει επίσης το δρόμο του σε καθημερινά συστήματα προσανατολισμένα στον καταναλωτή. Ένα παράδειγμα αυτού είναι το cruise control αυτοκινήτου.

Τα cruise controls αυξάνουν τον στραγγαλισμό PID με προσαρμοστικές ρυθμίσεις συντονισμού ελέγχου. Εάν ένας οδηγός ρυθμίσει το cruise control για 60 mph (96.5 km/h), το σύστημα αισθάνεται συνεχώς την πραγματική ταχύτητα, τη συγκρίνει με το σημείο ρύθμισης των 60 mph (96.5 km/h) και ρυθμίζει το γκάζι για να διατηρήσει την ταχύτητα. Αυτό το σύστημα έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με συνέπεια σε επίπεδο έδαφος.

Εάν το ίδιο αυτοκίνητο ρυμουλκούσε ένα ρυμουλκούμενο, ανέβαινε σε απότομη κλίση ή σε σκληρό αντίθετο άνεμο, το μοντέλο PID θα απαιτούσε πιο επιθετικό συντονισμό για να του επιτρέψει να εξακολουθεί να παρέχει την ίδια σχετική απόκριση στις μεταβαλλόμενες συνθήκες, διατηρώντας παράλληλα σταθερή την πραγματική ταχύτητα κρουαζιέρας. Το προσαρμοστικό τμήμα του ελεγκτή θα αντιληφθεί την αλλαγή στην απόκριση και θα προσαρμόσει επιθετικά τον συντονισμό PID για να διατηρήσει σταθερή την ταχύτητα. Αυτό είναι απρόβλεπτο, καθώς η προσαρμογή βασίζεται καθαρά στην απόκριση του συστήματος.

Ένας προσαρμοστικός ελεγκτής προβλεπόμενης μεταβλητότητας είναι προ-προγραμματισμένος για να αλλάξει τον συντονισμό PID του με μια γνωστή μεταβλητή. Για παράδειγμα, αυτός ο τύπος προσαρμοστικού ελεγκτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε έναν έλεγχο θέρμανσης σε μια βιομηχανική διαδικασία που κανονικά και προβλέψιμα γίνεται εξώθερμη σε ένα σημείο κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της. Οι προσαρμοστικοί ελεγκτές βοηθούν τα βιομηχανικά συστήματα, τα συστήματα μεταφορών και καταναλωτών να αντιμετωπίσουν τη μεταβλητότητα σε όλες τις μορφές της.