Expt 6# CLOSED LOOP SPEED CONTROL OF DC MOTOR USING PID CONTROLLER# Matlab/Simulink Model#Drives Lab

Shaija PJ

5 Jul 202013:14

Summary

TLDRفي هذا الفيديو، يتم شرح كيفية التحكم في سرعة محرك DC باستخدام نظام حلقة مغلقة يعتمد على متحكم PID. يبدأ الشرح بإنشاء نموذج المحرك، وتوصيله بمصادر الجهد والدوائر الكهربائية اللازمة للتحكم في السرعة. يتناول الفيديو أيضًا كيفية ضبط قيم المتحكم PID لتحقيق استجابة سريعة ومستقرة للسرعة المرجعية، مع اختبار التأثيرات عند تغيير الأحمال الميكانيكية على المحرك. كما يتم توضيح كيفية ضبط المعاملات وتحسين استجابة النظام للوصول إلى استقرار السرعة في أقل وقت ممكن.

Takeaways

😀 يتم التحكم في سرعة محرك التيار المستمر باستخدام وحدة تحكم PID ضمن نظام الحلقة المغلقة.
😀 تم تحديد المحرك الذي سيتم استخدامه في النموذج كـ 5 حصان، بجهد 240 فولت، وسرعة 1500 دورة في الدقيقة.
😀 يتم توصيل مصدر جهد مستمر لضبط جهد المجال في المحرك، ويتم استخدام جهد مستمر للتحكم في سرعة المحرك.
😀 يشمل النظام وحدة تحكم PID التي تقوم بتعديل الجهد المطبق على المحرك لتحقيق السرعة المرجوة.
😀 يتم استخدام مرجع سرعة ثابت (مثال: 750 دورة في الدقيقة) للتحكم في سرعة المحرك.
😀 يتم مقارنة السرعة الفعلية للمحرك بالسرعة المرجعية من خلال موازن، ثم يتم إرسال النتيجة إلى وحدة تحكم PID.
😀 يتم تحويل السرعة الزاوية (أوميغا) إلى سرعة بالدورات في الدقيقة (RPM) باستخدام معادلة.
😀 يتم مراقبة وتخزين السرعة الفعلية للماكينة بالمقارنة مع السرعة المرجعية على نفس المحور الزمني.
😀 تم استخدام قيم PID، بما في ذلك الثابت التناسبي (KP)، للتحكم في الخطأ بين السرعة الفعلية والسرعة المرجعية.
😀 تم ضبط المعلمات باستخدام آلية تسمى "التوليف العكسي" لضبط استجابة النظام وتقليل الأخطاء في الاستجابة.
😀 تم اختبار تأثير تغيير الحمل الميكانيكي على المحرك، مع ملاحظة أن زيادة الحمل يمكن أن تؤدي إلى تغييرات في الزمن المطلوب للوصول إلى الاستقرار.
😀 يظهر أن النظام يمكنه التحكم بدقة في سرعة المحرك، حتى مع تغييرات الحمل، لضمان ثبات السرعة المطلوبة.

Q & A

ما هو الهدف من استخدام وحدة تحكم PID في النظام؟
-يتم استخدام وحدة تحكم PID لضبط سرعة المحرك المستمر (DC Motor) في النظام والتحكم في السرعة المرجعية من خلال مقارنة السرعة الفعلية بالسرعة المرجعية وتعديل الإشارة المنطلقة للمحرك لتحقيق الاستجابة المطلوبة.
ما هي المعلمات التي يجب ضبطها في وحدة تحكم PID؟
-المعلمات التي يجب ضبطها هي المعاملات الثلاثة: Kp (المعامل التناسبي)، Ki (المعامل التكاملي)، وKd (المعامل التفاضلي) التي تؤثر على استجابة النظام ومدى سرعة الوصول إلى الحالة الثابتة.
كيف يتم حساب السرعة بالرُّوس في النظام؟
-السرعة في النظام تُحسب باستخدام الصيغة Omega = (2πn)/60، حيث يتم تحويل السرعة الزاوية (Omega) إلى السرعة بالـ RPM عن طريق ضرب Omega في (60/2π).
ما هو دور مقياس السرعة في هذا النموذج؟
-يتم استخدام مقياس السرعة لقياس السرعة الفعلية للمحرك وتحويلها إلى سرعة قابلة للمقارنة مع السرعة المرجعية، وذلك لتوفير الملاحظات اللازمة للوصول إلى السرعة المطلوبة.
كيف يتم التحكم في الجهد المطبق على المحرك؟
-يتم التحكم في الجهد المطبق على المحرك باستخدام مصدر جهد قابل للتحكم مرتبط بوحدة تحكم PID، والتي تعدل الجهد بناءً على الفرق بين السرعة الفعلية والسرعة المرجعية.
ما هي أهمية ضبط معلمات وحدة تحكم PID؟
-ضبط معلمات وحدة تحكم PID بشكل صحيح مهم لتقليل الأخطاء الثابتة وتحقيق استجابة سريعة للنظام. إذا تم ضبط المعاملات بشكل غير دقيق، قد يعاني النظام من استجابة بطيئة أو أخطاء كبيرة في السرعة.
ما هي التحديات التي يمكن أن يواجهها النظام عند زيادة الحمل الميكانيكي؟
-عند زيادة الحمل الميكانيكي على المحرك، قد يصبح من الصعب تحقيق السرعة المستهدفة بسبب انخفاض القدرة أو زيادة القوة المطلوبة. قد يتطلب ذلك تعديلات في معلمات PID أو ضبط آخر للتحكم في السرعة.
كيف يمكن تحسين استجابة النظام ليصل إلى الحالة الثابتة بسرعة؟
-يمكن تحسين استجابة النظام عن طريق ضبط معلمات PID بشكل دقيق، كما يمكن استخدام تقنيات مثل التوليف العكسي أو ضبط الاستجابة باستخدام الأنظمة المرجعية لتقليل الزمن اللازم للوصول إلى الحالة الثابتة.
ما الفرق بين السرعة المرجعية والسرعة الفعلية في النظام؟
-السرعة المرجعية هي السرعة التي يرغب المستخدم في الوصول إليها، بينما السرعة الفعلية هي السرعة التي يتم قياسها من المحرك في الوقت الفعلي. يتم مقارنة السرعتين بواسطة وحدة تحكم PID لتعديل الجهد المطبق على المحرك.
كيف يتم حساب الزمن الذي يستغرقه النظام للوصول إلى الاستجابة الثابتة؟
-يتم حساب الزمن الذي يستغرقه النظام للوصول إلى الاستجابة الثابتة بناءً على معلمات وحدة تحكم PID وكذلك على خصائص المحرك وحمل الميكانيكي. يمكن تحديد زمن الاستجابة باستخدام معايير مثل زمن الارتفاع وزمن الاستقرار.