Windup in Control: Its Effects and Their Prevention

اشباع محرک احتمالاً رایج‌ترین غیرخطی‌ای است که در برنامه‌های کنترلی با آن مواجه می‌شویم. اشباع ورودی منجر به باد شدن کنترلر می شود که با اصلاح ساختاری در حین اجرای جبران کننده و باز شدن کارخانه که مستلزم پویایی بیشتر است، قابل جابجایی است.

پیتر هیپ راه حل هایی را برای مشکل جلوگیری از باد شدن برای پایدار و ناپایدار تک ورودی-تک خروجی ارائه می دهد. و سیستم های چند ورودی-چند خروجی (MIMO). راه حل ها فقط از ابزارهای استاندارد برای بررسی سیستم های خطی استفاده می کنند - معادلات حالت، توابع انتقال، و غیره. «راه‌حل‌های مهندسی» کمتر دقیق‌تر که عملکرد بهبود یافته را تضمین می‌کنند، اما بدون اثبات دقیق پایداری، نیز نشان داده شده‌اند.

سیستم‌های MIMO که در آن رفتار متغیرهای کنترل‌شده جدا شده است، به بردارهای ورودی خاصی نیاز دارند و بنابراین با مشکلاتی مواجه می‌شوند. جهت گیری هنگامی که سیگنال های ورودی آنها اشباع می شود. این می تواند عواقب بسیار مضری برای رفتار حلقه بسته داشته باشد. Windup in Control یک راه حل دقیق برای این مشکل جهت‌گیری برای سیستم‌های پایدار و ناپایدار ارائه می‌دهد. روش‌های ارائه‌شده در این بررسی همچنین راه‌حل‌هایی را برای برنامه‌های کاربردی با محرک‌های محدود شده و برای انتقال بدون ضربه از دستی به خودکار در هنگام راه‌اندازی سیستم یا در کنترل نادیده گرفتن، یکپارچه می‌کنند. پیشرفت‌ها در روش‌های کنترل همیشه با مثال‌های عددی که به راحتی تکرار می‌شوند تکمیل می‌شوند.

دانشمندانی که تحقیقات مرتبط با کنترل در الکترونیک، مکانیک، یا مکاترونیک را انجام می‌دهند و مهندسان شاغل در صنایع فرآیندی، این کتاب را مروری بسیار مفید از سیستماتیک خواهند یافت. جلوگیری از باد کردن برای انواع سیستم ها همچنین دارای بینش های ارزشمندی برای ارائه به دانشجوی کارشناسی ارشد کنترل است.

پیشرفت در کنترل صنعتی با هدف گزارش و تشویق انتقال فناوری در مهندسی کنترل است. . توسعه سریع فناوری کنترل بر تمام حوزه های رشته کنترل تأثیر می گذارد. این مجموعه فرصتی را برای محققان فراهم می‌کند تا نمایشگاه گسترده‌ای از کار جدید در تمام جنبه‌های کنترل صنعتی ارائه دهند.

Actuator saturation is probably the most frequent nonlinearity encountered in control applications. Input saturation leads to controller windup, removable by structural modification during compensator realization and plant windup which calls for additional dynamics.

Peter Hippe presents solutions to the windup prevention problem for stable and unstable single-input-single-output and multiple-input-multiple-output (MIMO) systems. The solutions use only standard tools for the investigation of linear systems – state equations, transfer functions, etc. The stability tests are based on well-known criteria for loops consisting of a linear part with isolated sector-type nonlinearity. Less rigorous "engineering solutions" which guarantee improved performance but without strict proof of stability are also demonstrated.

MIMO systems in which the behaviour of controlled variables is decoupled require specific input vectors and so also suffer problems of directionality when their input signals saturate. This can have extremely deleterious consequences for closed-loop behaviour. Windup in Control offers an exact solution to this directionality problem for stable and unstable systems. The methods laid out in this survey also integrate solutions for applications with rate-constrained actuators and for bumpless transfer from manual to automatic during system start-up or in override control. Developments in control methods are always supplemented by easily repeated numerical examples.

Academics doing control-related research in electronics, mechanics, or mechatronics and engineers working in the process industries will find this book an extremely useful overview of systematic windup prevention for all kinds of systems. It also has valuable insights to offer the graduate student of control.

Advances in Industrial Control aims to report and encourage the transfer of technology in control engineering. The rapid development of control technology has an impact on all areas of the control discipline. The series offers an opportunity for researchers to present an extended exposition of new work in all aspects of industrial control.