Kompensaattorien ymmärtäminen ohjausjärjestelmissä

Kompensaattori on laite tai järjestelmä, jota käytetään kompensoimaan tai torjumaan toisen järjestelmän tai prosessin vaikutuksia. Ohjausjärjestelmien yhteydessä kompensaattori on laite tai algoritmi, jota käytetään säätämään järjestelmän lähtöä kompensoimaan tiettyjä järjestelmän ominaisuuksia, kuten viivettä tai epälineaarisuutta. Kompensaattoreita on useita tyyppejä, joita voidaan käytetään ohjausjärjestelmissä, mukaan lukien:

1. PID (Proportional-Integral-Derivative) -säätimet: Nämä ovat yleisin kompensaattorityyppi, ja ne käyttävät suhteellisten, integraalisten ja derivatiivisten termien yhdistelmää säätämään järjestelmän lähtöä halutun lähdön ja todellisen tuloksen välisen virheen perusteella. lähtö.
2. Feedforward-ohjaimet: Nämä ovat kompensaattoreita, jotka käyttävät ohjattavan järjestelmän mallia ennustaakseen järjestelmän tulevaa käyttäytymistä ja säätääkseen lähtöä sen mukaisesti.
3. Tila-avaruusohjaimet: Nämä ovat kompensaattoreita, jotka käyttävät ohjattavan järjestelmän tila-avaruusyhtälöitä ohjausjärjestelmän suunnittelussa.
4. Mallin ennustavat ohjaimet: Nämä ovat kompensaattoreita, jotka käyttävät ohjattavan järjestelmän mallia ennustaakseen järjestelmän tulevaa käyttäytymistä ja optimoidakseen ohjaussignaalin rajallisella horisontilla.
5. Mukautuvat säätimet: Nämä ovat kompensaattoreita, jotka säätävät parametrejaan reaaliajassa ohjattavan järjestelmän muutosten perusteella.

Kompensaattorin valinta riippuu tietystä sovelluksesta ja halutuista suorituskykykriteereistä. Esimerkiksi PID-säätimet ovat yksinkertaisia ja helppoja toteuttaa, mutta ne eivät välttämättä sovellu järjestelmiin, joissa on epälineaarista dynamiikkaa tai ajallisesti vaihtelevia häiriöitä. Feedforward-ohjaimet voivat käsitellä epälineaarisia järjestelmiä ja ajassa vaihtelevia häiriöitä, mutta ne edellyttävät tarkan mallin ohjattavasta järjestelmästä. Tila-avaruusohjaimet voivat käsitellä järjestelmiä, joissa on useita tuloja ja lähtöjä, mutta ne voivat olla laskentaintensiivisiä. Mallin ennustavat ohjaimet voivat optimoida ohjaussignaalin rajallisen horisontin yli, mutta ne voivat olla hitaita reagoimaan järjestelmän muutoksiin. Mukautuvat ohjaimet voivat säätää parametrejaan reaaliajassa, mutta ne eivät välttämättä kestä järjestelmän tai ympäristön muutoksia.