25.1 : تكوينات وحدة التحكم

تشكل تكوينات وحدة التحكم أهمية بالغة في نظام تثبيت السرعة في السيارة لأنها تدير السرعة بمرور الوقت للحفاظ على وتيرة ثابتة بغض النظر عن ظروف الطريق، وبالتالي تحقيق أهداف التصميم. في أنظمة التحكم التقليدية، يتضمن التصميم ذو التكوين الثابت وضع وحدة تحكم محددة مسبقًا. تُعرف تعديلات أداء النظام بالتعويض.

يتضمن تعويض نظام التحكم تكوينات مختلفة، وأكثرها شيوعًا هو التعويض المتسلسل أو المتتالي، حيث يتماشى المتحكم مع العملية. في التعويض المتتالى، يتم وضع المتحكم في سلسلة مع المصنع، مما يؤدي إلى تعديل ديناميكيات النظام لتلبية معايير الأداء المحددة. من ناحية أخرى،يضع تعويض التغذية الراجعة المتحكم في مسار التغذية الراجعة الثانوي. تسمح هذه الطريقة بضبط سلوك النظام بدقة دون التأثير بشكل مباشر على حلقة التغذية الراجعة الأساسية.

يتضمن التحكم في ردود الفعل على الحالة تغذية متغيرات الحالة من خلال مكاسب حقيقية ثابتة لتوليد إشارة التحكم. هذه الطريقة فعالة لتصميم أنظمة التحكم ذات متطلبات الأداء المحددة. ومع ذلك، يمكن أن تكون مكلفة أو غير عملية للأنظمة عالية الرتبة بسبب الحاجة إلى قياسات أو تقديرات لمتغيرات الحالة. يهدف التحكم في ردود الفعل على الحالة إلى وضع أقطاب الحلقة المغلقة في المواقع المرغوبة، مما يحقق أداءً محسنًا في الحالة المؤقتة والحالة الثابتة.

تتضمن التكوينات الأخرى تعويض التغذية المرتدة المتتاليه والذي يجمع بين وحدة تحكم متسلسلة ووحدة تحكم ذو تغذية مرتدة للاستفادة من فوائد كليهما. يضع تعويض التغذية الأمامية وحدة التحكم في التغذية الأمامية بالتوالى مع نظام الحلقة المغلقة، ويعالج المدخلات المرجعية بشكل مباشر لتحسين الأداء.

بالإضافة إلى التكوينات المذكورة أعلاه، تؤثر درجات الحرية في تكوينات المتحكم بشكل كبير على أداء النظام. تعد تكوينات المتحكم المتسلسلة وذو التغذية الراجعة وذو التغذية الراجعة للحالة تكوينات متحكم بدرجة حرية واحدة (1DOF) تواجه قيودًا في تلبية معايير الأداء المحددة. يمكن أن تظهر هذه التكوينات حساسية ضعيفة لتغيرات المعلمات أو تجاوز مفرط في استجابة الخطوة. على النقيض من ذلك، توفر تكوينات درجة الحرية الثانية (2DOF) مرونة محسنة في تحقيق معايير الأداء المطلوبة. يسمح نظام درجتي الحرية بضبط مستقل لمسارات التغذية الراجعة وتتبع المرجع، مما يوفر تحكمًا أفضل في ديناميكيات النظام ومتانة لتغيرات المعلمات.

باختصار، في حين أن تكوينات 1DOF أبسط وأسهل في التنفيذ، إلا أنها قد لا تلبي دائمًا متطلبات الأداء الصارمة لأنظمة التحكم الحديثة. إن مرونة تكوينات 2DOF تجعلها أداة قيمة في تصميم أنظمة التحكم المتقدمة، وخاصة في التطبيقات مثل التحكم في ثبات السرعة في السيارات، حيث يكون الأداء الدقيق والمتانة أمرًا بالغ الأهمية.