25.3 : PD Kontrolünün Zaman Etki Alanında Yorumlanması

Oransal -Türevsel (PD) kontrolü, çeşitli mühendislik sistemlerinde kararlılığı ve performansı artırmak için yaygın olarak kullanılan bir kontrol yöntemidir. Yalnızca oransal kontrole sahip bir sistemde, yaygın sorunlar arasında hem hata sinyalinde hem de değişim oranında gözlenen yüksek maksimum aşım ve salınım bulunur. Bu davranış üç ayrı faza ayrılabilir: ilk aşım, devam aşımı ve kademeli stabilizasyon.

Motor torku kontrolü örneğini ele alalım. Başlangıçta, pozitif bir hata sinyali hızla yükselen pozitif bir motor torku üretir. Torktaki bu artış, yüksek kuvvete ve yetersiz sönümlemeye atfedilen, kayda değer çıkış aşımı ve salınımlara yol açar. Sistemin çıkışı, oransal kontrolün ölçüsüz ilk düzeltmesini ve zayıf direncini yansıtarak istenen değeri aşar.

İkinci fazda, negatif bir hata sinyali, çıkışı yavaşlatan ve hedefin altında kalmasına neden olan negatif motor torku üretir. Bu aşım, sistemin ilk aşımdan sonra ters yönde gereğinden fazla telafi etme eğilimine işaret eder. Bu fazdaki tork azalması çıkışı yavaşlatır, ancak yeterli sönümlemenin olmaması salınımlı davranışa neden olur.

Son fazda, pozitif motor torku yeniden belirir ve önceki fazdan kaynaklanan yetersiz kalma durumunu azaltır. Her salınımda azalan bir hata büyüklüğü görülür ve sistemin çıkışı giderek stabil hale gelir. Aşıma neden olan yüksek ilk düzeltme ve zayıf direnç, bu fazda artan direnç ve azalan düzeltme kuvvetiyle dengelenir.

PD kontrolü, hata sinyalinin eğimine dayalı öngörülü ayarlamalar getirerek bu sorunları etkili bir şekilde ele alır. Bu öngörülü mekanizma, sistemin yönünü tahmin etmesini ve düzeltmesini, aşırı aşımları hafifletmesini ve salınımların büyüklüğünü azaltmasını sağlar. PD kontrolü, sistemin tepki oranını ayarlayarak ilk düzeltme kuvvetine ince ayar yapar ve direnci artırarak daha küçük yüksek aşımlara ve alt atışlara yol açar. Sonuç olarak, sistem daha kararlı ve kontrollü bir çıktı elde eder.