مبانی مهندسی کنترل

بحث فنی زیر بخشی از یک سری برنامه های گاه به گاه نمایش ISA Mentor است که توسط گرگ مک میلان ، مشاور صنعت ، نویسنده کتاب های متعدد کنترل فرآیند ، دریافت کننده جایزه دستاورد زندگی ISA 2010 ، و عضو ارشد بازنشسته Solutia ، Inc (هم اکنون Eastman شیمیایی) Greg سوالات و پاسخهای برنامه ISA Mentor را با مشارکت شرکت کنندگان در برنامه ارسال خواهد کرد.
متیو هوارد تنها مهندس سیستم فرآیند در یک کارخانه تولید خمیر کاغذ بزرگ با یک دیگ بخار احیا ، دو دیگ بخار و یک دستگاه هضم کامیر با دستگاه های سفید کننده و مرحله ای پنج مرحله است. او پیشگام مدیریت هشدار و استفاده از روشهای تنظیم لامبدا در سازمان خود بوده است.
سوالات متیو هوارد
1. پس از اجرای کنترل feedforward (FF) بر روی سیستم ، معمولاً لازم است که مقداری اصلاح بازخورد اضافه کنید. کارآمدترین راه برای تنظیم بازخورد (FB) بخشی از یک طرح کنترل FF / FB چیست؟ من همیشه با این مسئله دست و پنجه نرم می کردم - در نهایت تنظیم لامبدا را انجام می دادم ، اما بعد از آن سرعت لامبدا را کم کردم تا زمانی که تعاملی بین تنظیمات FF و FB مشاهده نکنم. اگر روند کند باشد ، ممکن است طولانی شود.
2. در زمان بودجه کم سرمایه و تمایل بی پایان کسب و کار برای بهبود مستمر ، گروه کوچک من مملو از درخواست های پروژه "فقط کنترل" است. چه راهی موثر برای اولویت بندی این فرصتهای فراوان و تشخیص اینکه کدام یک را باید کار کنیم وجود دارد؟ من از سه بخش عمده پشتیبانی می کنم ، هر کدام دارای لیست قوی خواسته ها هستند.
3. بهترین راه برای تنظیم PID در حلقه خودتنظیمی که دارای ثابت زمان حلقه باز سریعتر از حداقل زمان تنظیم مجدد بلوک PID در یک کنترل کننده است ، چیست؟ من از روش های تنظیم لامبدا استفاده کرده ام و بارها این مشکل را پیدا کرده ام. من فقط به جای مقدار مناسب ، حداقل زمان تنظیم مجدد را گذاشته ام. (شاید به طور کلی تر: تأثیر زمان اجرای کنترل کننده در تنظیم حلقه های کنترل بازخورد چیست؟)

پاسخهای Greg McMillan
1. مگر اینکه FF برای جدا کردن استفاده شود یا اختلال در خروجی فرآیند باشد و نه به عنوان ورودی فرایند ، تعامل بین FB و FF احتمالاً ناشی از جبران دینامیکی FF است که کاملاً درست نیست و باعث می شود سیگنال FF زودتر برسد یا دیرتر از زمانی که آشفتگی واقعی در همان نقطه از روند حاصل شود. بیشترین اخلال در تصحیح FF است که خیلی زود وارد می شود و باعث واکنش معکوس می شود. همچنین تصحیحی که خیلی دیر می رسد یا تصحیح بسیار بزرگتر از حد ضروری است که باعث ایجاد اختلال دوم می شود ، مخل است.
جبران دینامیک آسان نیست ، و بسیاری از بسته های تنظیم به راحتی تنظیم نمی شوند تا تنظیمات افزایش FF و تاخیر سرب را به راحتی شرح دهند. با استفاده از PID در کتابچه راهنمای کاربر ، آزمایشات جداگانه ای انجام می شود که در آن متغیر اغتشاش تغذیه ای و خروجی PID برای شناسایی سود ، زمان مرده و ثابت بودن زمان در پاسخ متغیر درصد فرایند (PV) به درصد تغییر در متغیر اخلال پیش تغذیه و درصد PID خروجی
تأخیر پیش تغذیه به طور معمول برابر با ثابت زمان تأخیر در پاسخ PV به آشفتگی تنظیم می شود و سرب پیش خور به طور معمول برابر با ثابت زمان تأخیر پاسخ PV به خروجی PID تنظیم می شود. زمان تاخیر باید حداقل 1/10 از زمان سرب باشد تا از اقدامات نامنظم جلوگیری شود. زمان مرده پیشخدمت ، زمان بروز پاسخ آشفتگی منهای زمان پاسخگویی پاسخ خروجی PID است. سود پیشروی به سادگی نسبت سود بدون بعد از متغیر پاسخ PV به آشفتگی تقسیم بر سود بدون بعد از پاسخ PV به خروجی PID است. (این فرض می کند که مقیاس پیش فرض به درستی تنظیم شده است.)
همچنین ، روش های اجرایی پیش از یک تامین کننده به منبع دیگر متفاوت است. آزمایش دقیق ، با شروع سود بسیار کم آغاز می شود. برای اجازه دادن به موارد ناشناخته و غیرخطی ، من معمولاً از 80٪ حداکثر سود FF شناسایی شده بیشتر نمی کنم. در صورت وجود تعامل بین حلقه ها ، نسبت ثابت های حلقه بسته PID یا زمان های دستگیری باید حداقل پنج باشد ، تا تعامل کاهش یابد. من به طور معمول حلقه FB را ابتدا برای مقابله با اختلالات تنظیم می کنم ، که برای اختلالات بار در ورودی فرآیند با قرار دادن لحظه ای PID در کتابچه راهنمای کاربر و ایجاد یک گام تغییر در خروجی ، سریع بازگرداندن PID به حالت اتوماتیک آزمایش می شود.
اگر برخی از اختلالات کمکی همزمان با سیگنال مورد نظر توسط FF وجود دارد ، به دنبال ایجاد یک سیگنال FF جداگانه برای آنها باشید. اگر اختلال اصلی در خروجی فرآیند حاصل شود ، تنظیم باید برای تغییر یک تنظیمات انجام شود. من به طور معمول با یک افزایش FF که 0.1 برابر حداکثر سود FF است شروع می کنم و آن را در 0.1 مرحله به 0.8 برابر حداکثر FF افزایش می دهم و بررسی می کنم که آیا افزایش FB باید در نیمه راه به حداکثر کاهش یابد. برای راهنمایی بیشتر ، به ستون کنترل بحث "توضیح مستقیم کنترل اولیه" مراجعه کنید.

2. من پیشرفت هایی را خواهم داشت که عبارتند از "ضربه سریع" یا "برد سریع" که مشکوک به عنوان عوامل قابل توجهی در تغییرپذیری هستند و می توانند با تغییر در طراحی سیستم کنترل و تنظیم آن برطرف شوند. روشهای آماری را که می توان برای شناسایی پیشرفتهای احتمالی به کار برد ، می توان در ستون کنترل بحث "روشهای بهبود عملکرد فرآیند و ارزیابی بهره وری" یافت.
در بعضی موارد ، برای کاهش تنوع ناشی از دقت سوپاپ ضعیف و تکرارپذیری اندازه گیری ، ممکن است لازم باشد سوپاپ یا اندازه گیری بهتری نصب شود. برخی از اندازه گیری ها ممکن است برای تهیه سیگنالهای FF که مخصوصاً برای فرایندهای خودتنظیمی مهم هستند ، جایی که ثابت بودن زمان حلقه باز در مقایسه با زمان تلف شده کل حلقه ، بسیار مهم است ، نصب شوند.
3. بزرگترین زمان مرده از زمان اجرای کنترل کننده یا زمان اسکن یا زمان به روزرسانی فرستنده ، جمع بندی of هر یک از این زمان ها است ، با فرض اینکه بدترین سناریوی اجرای سری آنها باشد. اگر ماژول کنترل پیچیده باشد و سیگنال واقعی به سوپاپ کنترل به تأخیر بیفتد ، باید زمان اضافی (بنام تأخیر) و مقدار کامل آن به زمان تلف شده حلقه کل اضافه شود.
تمام منابع قابل توجه از زمان تلف شده حلقه کل باید کاهش یابد. اگر ثابت بودن زمان حلقه باز کمتر از dead زمان کل مرده حلقه باشد ، ما یک حلقه غالب زمان مرده داریم که بهتر است با کاهش زمان مرده حلقه کلی از تأخیر سیستم اتوماسیون ، تأخیر حمل و نقل فرآیند و پاسخ سوپاپ و توسط استفاده از سیگنال های FF. حداقل زمان تنظیم مجدد هرچه باشد ، مطمئن می شوم که در عدد معادله تنظیم lambda برای افزایش کنترلر باشد. به طور معمول ، من می خواهم زمان تنظیم مجدد را از ¼ زمان تلف شده حلقه کم نکنم ، بنابراین جایگزینی در معادله lambda منجر به افزایش کنترل کننده بیشتر می شود ، و بنابراین اقدام متناسب تر - که برای مقابله با اختلالات بار مفید است کاهش دامنه چرخه های محدود از واکنش. زمان اجرای کنترل کننده نباید بیشتر از reset زمان تنظیم مجدد باشد ، که ممکن است میزان کمتری را در زمان تنظیم مجدد مهار کند.
پاسخ های میشل روئل
1. بازخورد و انتقادات و پیشنهادات: بیایید فقط با بازخورد شروع کنیم (feedforward فعال نیست یا سود پیش فرض روی صفر تنظیم می شود (K ff = 0)… شما حلقه را به طور معمول با استفاده از روش انتخابی تنظیم می کنید. روش تنظیم لامبدا برای تغییرات SP بسیار مناسب است اما اغلب برای رد بار خیلی کند است.
اگر حلقه به درستی تنظیم شود ، در صورت نیاز به افزودن جبران پویا یا مشاهده ساده در صورت عدم اضافه نمودن جبران پویا ، می توانید با استفاده از مدلسازی اولیه را اضافه کنید. در واقع ، با بسیاری از حلقه ها ، پویایی فرآیند و دینامیکی بار مشابه هستند و فقط به پیش خور ثابت (یک ضرب ساده با تعصب) نیاز است. در این صورت ، پاسخ بازخورد را برای مدت زمان مشخصی مشاهده کنید و می توانید سود اولیه را برای استفاده برای جبران تغییر بار محاسبه کنید. شما مشاهده می کنید که پس از تعویض بار ، سوپاپ چقدر باید منتقل شود تا PV در SP برگردد.
اگر به جبران دینامیکی نیاز دارید ، باید مدل بار را مدل کنید.
2. یک سوال جالب. برخی از بردهای سریع ، ایجاد پس انداز ، کاهش مواد اولیه و ساده سازی وظایف اپراتورها است.
سفر خود را با پروژه های ساده شروع کنید ، جایی که قادر خواهید بود مقدار را محاسبه کنید. قبل از شروع یک پروژه بپرسید که چگونه مزایا را محاسبه می کنید. (موفقیت پدران زیادی دارد اما به قول معروف شکست یتیم است.) بازگشت سرمایه را محاسبه کنید و روش خود را قبل از شروع روند ارائه دهید.
3. من با پاسخ گرگ موافقم ، و اضافه خواهم کرد که به نظرم شماره تنظیم لامبدا کاملا گیج کننده است. با تنظیم لامبدا ، زمان تنظیم مجدد براساس زمان ثابت است و با یک فرآیند زمان مرده غالب ، زمان ثابت می تواند بسیار کم باشد.
به یاد داشته باشید ، تنظیم لامبدا برای تغییرات SP مناسب است. از طرف دیگر ، با روش های تنظیم رد بار (احتمالاً می توانید بیش از صد مورد پیدا کنید!) ، زمان تنظیم مجدد براساس زمان مرده است. با استفاده از یکی یا دیگری نتایج بسیار متفاوتی بدست خواهید آورد. خیلی ساده ، اگر ثابت بودن زمان شما کاملاً کم باشد ، با تنظیم لامبدا ، شما یک مقدار کنترل کننده نسبت متناسب کنترل کننده کوچک (K c) و یک زمان تنظیم مجدد کوچک (T i) را محاسبه خواهید کرد ، که یک سود انتگرال بزرگتر است (K i). در حقیقت ، با اصطکاک ، این مسئله ساز است ، زیرا خروجی کنترل کننده به جای حرکت در یک تغییر بار "رمپ" می کند. اگر از روش رد بار استفاده کنید ، افزایش کنترل کننده بزرگتر و زمان انتگرال بزرگتر (یکپارچه انتگرال کوچکتر)… grosso modo را محاسبه خواهید کرد ، می توانید برای یک محدوده خاص محصول (K c * K i) را به طور مشابه حفظ کنید و مشابه شوید نتایج.

در این پست از مجموعه مبانی مهندسی کنترل،به دلیل اینکه مهندسان باید الگوریتم های اساسی رشته خود را بدانند قصد دارم به معرفی تعدادی الگوریتم بپردازم. 

چرا مهندسان باید الگوریتم های خود را بدانند

1. روش جاکوبین Jacobi
2. روش هون Heun
3. شیب نزولی Gradient Descent

آموزش متلب

چرا مهندسان باید الگوریتم های خود را بدانند
مهندسی به کمک رایانه (CAE) در مهندسی مدرن روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند. برنامه های FEM ، ابزارهای شبیه سازی و کتابخانه های عظیمی به مهندسی ارائه می شود که باید تصمیم بگیرد چه چیزی بیشتر از همه با مشکل مواجه است. اما برای تصمیم گیری مناسب باید حداقل اصول اساسی الگوریتم های استفاده شده در ابزار مربوطه را بدانید. برخی از مشخصات زیر برای یک ابزار / الگوریتم ممکن است برای اندازه گیری مفید باشد:

• دقت
• تقاضای محاسباتی
• انعطاف پذیری

در بسیاری از موارد ، مهندس مجبور به دانستن معاملات الگوریتم است. یکی از رایج ترین معاملات ، دقت در مقابل تقاضای محاسباتی است. بنابراین برای ارزیابی ابزار / الگوریتم شما نیاز به درک عمیق تری از اتفاقات رخ داده در پس زمینه برنامه CAE دارید. من قصد دارم سه الگوریتم از سه زمینه مختلف مهندسی ارائه دهم.
روش Jacobi -> FEM
روش Heun -> شبیه سازی سیستم
شیب نزولی -> بهینه سازی

کانال لینک هاب

لینک هاب

شبکه های ترکیبی به سازمان ها اجازه می دهند داده های مهم را در محل نگهداری کنند. ضمن حفظ کنترل کامل بر دارایی های حساس.

سازمان ها داده ها و بارهای کاری را در محیط های ابر و مراکز داده داخلی توزیع کرده اند. در نتیجه ، تیم های IT مجبورند شبکه هایی را که به طور فزاینده پیچیده و ترکیبی مستقر می شوند ، مستقر ، مدیریت و ایمن کنند. و حتی اگر بسیاری از سازمان ها بسیاری از کارهای خود را به فضای ابری منتقل کرده اند ، اکثر آنها هنوز هم از محیط های ترکیبی استفاده می کنند.

شبکه های ترکیبی به سازمان ها اجازه می دهند داده های مهم را در محل نگهداری کنند. این امر به آنها امکان می دهد كنترل كامل بر دارایی های حساس را حفظ كنند ، در حالی كه از مقیاس پذیری و چابكی ابر نیز بهره كامل می برند. با این وجود ، هرچه سازمان ها بیشتر ترکیبی و توزیع می شوند ، امنیت آنها باید بتواند در تمام محیط ها گسترش یابد.

از آنجا که برنامه ها ، منابع ، دستگاه ها و کارگران از هرجایی کار می کنند ، شبکه ها باید بتوانند در زمان واقعی سازگار شوند. گردش کار اکنون اغلب مراکز داده های فیزیکی و همچنین چندین محیط ابری را در بر می گیرد. برنامه ها بدون توجه به اینکه از کجا متصل شده اند یا از چه دستگاهی استفاده می کنند ، کاربران را دنبال می کنند. و داده ها و منابع دیگر باید توسط هر کاربر در هر دستگاه در هر مکان به طور ایمن قابل دسترسی باشد. امنیت باید بتواند برای تأمین این نیازهای جدید سازگاری و مقیاس بندی کند.

رتبه بندی مجلات برتر مهندسی کنترل

پنج عملکرد امنیتی ضروری برای شبکه های ترکیبی
برای محافظت و دفاع صحیح از این محیط های ترکیبی ، سازمان ها باید به دنبال راه حل های امنیتی باشند که عملکردهای حیاتی زیر را ارائه دهند:

گسترده: راه حل های امنیتی نیاز به پشتیبانی از یک مدل امنیتی توزیع شده دارند که در آن می توان دقیقاً همان راه حل های امنیتی را در هر محیطی به کار گرفت.
یکپارچه: همه راه حلهای امنیتی مختلف مستقر در شبکه باید بتوانند بصورت یک سیستم واحد ببینند و با هم کار کنند تا تهدیدات را شناسایی کرده و به آنها هماهنگ پاسخ دهند ، بدون توجه به محل وقوع آنها.
سریع: این عملکردهای امنیتی نه تنها با سرعت تجارت بلکه با سرعت تهدیدات نیز لازم است.
خودکار: رفتارهای ناهنجار و مخرب نیاز به پاسخ های خودکار دارد.
شبکه های مبتنی بر امنیت: شبکه های مبتنی بر امنیت ، امنیت و شبکه را در یک سیستم واحد و یکپارچه می بافند. این به آنها امکان می دهد بدون ایجاد شکاف امنیتی یا تأخیر در عملکرد ، دسترسی اعتماد صفر ، تقسیم پویای شبکه و اجرای یکپارچه را در هر کجا ، در هر دستگاهی ، در هر مکان ایجاد و اجرا کنند.

چگونه پیدا کردن استاد و دانشگاه برای اپلای

موفقیت نیاز به شبکه ، امنیت دارد تا به عنوان یک راه حل واحد عمل کند
اکثر راه حل های امنیتی امروز نه به اندازه کافی سریع ، نه هوشمندانه و به اندازه کافی پاسخگو هستند ، در مکان های کافی کار نمی کنند و نمی توانند به همان سرعتی که تجارت امروز لازم دارد سازگار شوند. این امر به ویژه در محیط های چند فروشنده با راه حل های امنیتی متفاوت که هنگام استقرار با یکدیگر ادغام نمی شوند ، صدق می کند. این عدم ادغام باعث می شود که سازمانها نتوانند از امنیت شبکه های انعطاف پذیر برای رقابت موثر استفاده کنند.

در عوض ، این سازمان ها به یک بستر امنیتی نیاز دارند که برای گسترش، سازگاری و محافظت از محیط های پویای امروز طراحی شده باشد. اگر آنها نتوانند ، کارشان ادامه نخواهد یافت. و این در فضای کسب و کار دیجیتال امروز ، جایی که تفاوت بین موفقیت و شکست را می توان در میکروثانیه اندازه گرفت ، بسیار مهم است.

کانال لینک هاب

📚 Anastasia Veloni, Alex Palamides - Control System Problems (2012)

The text covers servomechanisms, hydraulics, thermal control, mechanical systems, and electric circuits. It explains the modeling process, introduces the problem solution, and discusses derived results. Presented solutions are based directly on math formulas, which are provided in extensive tables throughout the text. This enables readers to develop the ability to quickly solve practical problems on control systems.

لینک تلگرام

لینک تلگرام