PID Control for Multivariable Processes

تئوری‌ها و طرح‌هایی برای سیستم‌های کنترل عمومی وجود دارد، اما معمولاً به کنترل‌کننده‌های PID منتهی نمی‌شوند. با توجه به اینکه کنترل کننده PID برای بیش از 50 سال محبوب ترین کنترل کننده در صنعت بوده است، بحث خود را فقط به PIDcontroll می کنیم. کنترل PID از دهه 1950 موضوعات تحقیقاتی مهمی بوده است و باعث فعالیت های قابل توجهی در دو دهه اخیر شده است. بسیاری از کارهای موجود بر روی کنترل PID متغیر تکی بوده اند و تئوری و طراحی آن به خوبی تثبیت، درک و به طور عملی اعمال شده است. با این حال، اکثر فرآیندهای صنعتی ماهیت چند متغیری دارند. نادر نیست که سیستم کنترل چند متغیره کلی PID ممکن است از کار بیفتد، اگرچه هر حلقه PID ممکن است به خوبی کار کند. بنابراین، تقاضا برای پرداختن به تعاملات چند متغیره برای کاربرد موفقیت‌آمیز کنترل PID در فرآیندهای چند متغیره و از شرکت‌های کنترل پیشرو که همگی کوپلینگ‌های سیستم‌های چند متغیره را به‌عنوان مشکل مشترک اصلی در صنعت رتبه‌بندی می‌کنند، آشکار می‌شود. مطالعاتی در مورد کنترل PID برای فرآیندهای چند متغیره انجام شده است و آنها ابزارهای طراحی مفیدی را برای موارد خاص ارائه می دهند. اما اشاره شد که کارهای موجود عمدتاً برای شکل غیرمتمرکز کنترل PID و بر اساس روش‌های موردی است. واضح است که کنترل PID چند متغیره در مقایسه با حالت تک متغیری و نیاز واقعی برای کاربردهای صنعتی بسیار کمتر درک و توسعه یافته است. باید تئوری و طراحی بهتری برای کنترل PID چند متغیره ایجاد شود تا به بلوغ و محبوبیت مشابه مورد تک متغیره برسد. مونوگراف حاضر، در یک جلد، یک بررسی نسبتاً جامع، به‌روز و دقیق از کنترل PID برای فرآیندهای چند متغیره، از جداسازی، بهره و حاشیه‌های فاز گرفته تا روش‌ها و کاربردهای مختلف طراحی را گرد هم می‌آورد. /p>

Thereare richtheories and designs for generalcontrolsystems,but usually, they will not lead to PID controllers. Noting that the PID controller has been the most popular one in industry for over ?fty years, we will con?ne our discussion hereto PIDcontrolonly. PID controlhasbeenanimportantresearchtopicsince 1950’s, and causes remarkable activities for the last two decades. Most of the existing works have been on the single variable PID control and its theory and design are well established, understood and practically applied. However, most industrial processes are of multivariable nature. It is not rare that the overall multivariable PID control system could fail although each PID loop may work well. Thus,demandforaddressingmultivariableinteractionsishighforsuccessful applicationofPIDcontrolinmultivariableprocessesanditisevidentfrommajor leading control companies who all rankedthe couplings of multivariable systems as the principal common problem in industry. There have been studies on PID control for multivariable processes and they provide some useful design tools for certaincases. But itis notedthat the existing worksaremainlyfor decentralized form of PID control and based on ad hoc methodologies. Obvious, multivariable PID control is much less understood and developed in comparison with the single variable case and actual need for industrial applications. Better theory and design have to be established for multivariable PID control to reach the same maturity and popularity as the single variable case. The present monograph puts together, in a single volume, a fairly comp- hensive, up-to-date and detailed treatment of PID control for multivariable p- cesses, from paring, gain and phase margins, to various design methods and applications.