تنظیم پارامترهای کنترل‌کننده‌ی PID جهت کنترل دما در رساناهای مختلف

نوع مقاله : مقاله شیمی

نویسندگان

1 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

3 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران.

4 گروه مهندسی شیمی، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

چکیده

کنترل‌کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی (PID)، یک الگوریتم و روش کنترل حلقه بسته با بهره‌گیری از مفهوم بازخوردی است که در بسیاری از فرایندهای صنعتی برای کنترل سرعت موتورهای DC، کنترل فشار، کنترل دما و غیره به کار می‌رود. در این مقاله به طراحی و تنظیم مقادیر بهینه پارامترهای کنترل‌کننده PID پرداخته شده است. جهت این کار یک جسم افقی با رسانایی‌های متفاوت انتخاب شد تا به کنترل دمای آن با تغییر شار حرارتی پرداخته شود. سپس سیستم مورد مطالعه در فضای حالت نوشته شد. که در این روش به کمک تفاضل محدود معادلات با مشتقات جزئی را به معادلات دیفرانسیل معمولی تبدیل کرده سپس کنترل کننده مناسب جهت کنترل دما طراحی گردید. نتایج نشان می‌دهد برای پایداری سیستم‌هایی با رسانایی گرمایی ضعیف (مقدار α کوچک) باید K_p/K_i ="10" باشد. برای سیستم‌هایی با رسانایی گرمایی متوسط باید K_p/K_i ="0/1" باشد. برای سیستم‌هایی با رسانایی گرمایی قوی (مقدار α بزرگ) باید K_p/K_i ="1" انتخاب کرد. با توجه به بهینه‌سازی انجام شده Kd در هر سه حالت مقداری کوچک بود بنابراین می‌توان از کنترل کننده PI در چنین سیستم‌هایی استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Adjustment of optimal parameters to control the temperature in different conductors

نویسندگان [English]

  • Amirhossein Oudi 1
  • Samaneh Faramarzi 2
  • Maryam Hosseini 3
  • Yegane Davoodbeygi 4
1 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kashan, Kashan, Iran
2 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering,, Razi University, Kermanshah, Iran
3 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Kashan, Iran.
4 Department of Chemical Engineering, Faculty of Petroleum and Chemical Engineering, University of Hormozgan, Iran.
چکیده [English]

PID controller is a closed-loop control algorithm and method using the concept of feedback that is used in many industrial processes to control the speed of DC motors, pressure control, temperature control, and so on. For this purpose, a horizontal object with different conductivities was chosen to control its temperature by changing the heat flux. Then the studied system was written in the state space. In this method, partial differential equations were converted into ordinary differential equations with the help of finite difference, then a suitable controller was designed for temperature control. In this method, the differential equations expressing the process were written as simultaneous first order differential equations. The results show that for the stability of systems with poor thermal conductivity (small value of α) should be K_p/K_i =10 and K_d=0.1. For systems with medium thermal conductivity should be K_p/K_i =0.1 and K_d=0.1. For systems with strong thermal conductivity (large value of α), K_p/K_i =1 should be selected.

کلیدواژه‌ها [English]

  • PID controller
  • Temperature control
  • Conductive heat transfer
  • Conductive horizontal object