تعریف کنترل کننده تناسبی

کنترل کننده تناسبی:
درک و تنظیم کنترل کننده های تناسبی (Proportional Controller) یا P، آسان است. خروجی کنترل کننده به سادگی برابر با مجموع خروجی مد کنترل تناسبی و یک بایاس است.

کنترل_کننده3

بایاس باید به گونه ای باشد که وقتی خطا وجود ندارد، کنترل کننده بتواند خروجی را در مقدار 50 درصد نگه دارد.

الگوریتم کنترل‌کننده فقط تناسبی
شکل 7: الگوریتم کنترل کننده فقط تناسبی

استفاده از کنترل کننده تناسبی به تنهایی، یک عیب بزرگ دارد و آن، آفست (Offset) است. آفست، یک خطای پایدار است که نمی توان به تنهایی با کنترل تناسبی آن را از بین برد.

برای مثال، کنترل سطح آب یک مخزن را در نظر بگیرید که در شکل 8 نشان داده شده و یک کنترل کننده تناسبی دارد. تا زمانی که جریان آب مخزن ثابت بماند، سطح آب در نقطه تنظیم باقی می ماند.

کنترل سطح توسط اپراتور، سبب اغتشاش می‌شود.

شکل 8: کنترل سطح توسط اپراتور، سبب اغتشاش می شود.

اگر اپراتور جریان خروجی آب را افزایش دهد، به دلیل عدم تعادل بین جریان آب ورودی و خروجی، سطح آب مخزن کاهش پیدا می کند. وقتی سطح آب کم می شود، خطا افزایش می یابد و کنترل کننده تناسبی، خروجی کنترل کننده را متناسب با این خطا زیاد می کند.

در نتیجه، شیری که جریان آب ورودی به مخزن را کنترل می کند، بیشتر باز شده و آب بیشتری وارد مخزن می شود.

اگر کاهش سطح آب مخزن به صورت پیوسته ادامه پیدا کند، شیر ورودی آب نیز به صورت پیوسته باز خواهد شد تا زمانی که جریان ورودی و خروجی آب مخزن برابر شوند.

در این نقطه، سطح مخزن (و خطا) ثابت می ماند. از آنجایی که خطا ثابت می ماند، خروجی کنترل کننده P ثابت بوده و موقعیت شیر را ثابت نگه می دارد. اکنون سیستم در حالت تعادل قرار دارد، اما سطح مخزن، پایین تر از نقطه تنظیم آن است. این مقدار خطای پایدار باقیمانده، آفست نامیده می شود.

شکل 9، پاسخ کنترل کننده تناسبی و اثر کاهش ناگهانی فشار سوخت گاز هیتر را نشان می دهد که قبلاً درباره آن بحث کردیم. کاهش فشار گاز، میزان آتش و در نتیجه دمای خروجی هیتر را کاهش می دهد.

این امر موجب خطا در پاسخ کنترل کننده می شود. البته یک نقطه تعادل جدید بین عمل کنترلی و خطا به وجود می آید و آفست دما با کنترل کننده تناسبی از بین نخواهد رفت.

پاسخ کنترل‌کننده تناسبی به اغتشاش