I. प्रस्तावना
औद्योगिक स्वचालन और नियंत्रण प्रणाली डिजाइन में, पीआईडी नियंत्रक (आनुपातिक - इंटीग्रल - विभेदक नियंत्रक) और पीडब्लूएम नियंत्रक (पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन नियंत्रक) दो आमतौर पर उपयोग की जाने वाली नियंत्रण रणनीतियाँ हैं। यद्यपि वे दोनों सिस्टम के सटीक नियंत्रण का एहसास कर सकते हैं, सिद्धांत, अनुप्रयोग और नियंत्रण विशेषताओं में महत्वपूर्ण अंतर हैं। इस पेपर में, पीआईडी नियंत्रक और पीडब्लूएम नियंत्रक की तुलना की जाएगी और उनके बीच के अंतर को प्रकट करने के लिए विस्तार से विश्लेषण किया जाएगा।
द्वितीय. पीआईडी नियंत्रक का अवलोकन
पीआईडी नियंत्रक एक फीडबैक आधारित नियंत्रण एल्गोरिदम है, जिसमें आनुपातिक (पी), अभिन्न (आई) और अंतर (डी) तीन नियंत्रण शब्द शामिल हैं। यह नियंत्रित वस्तु के आउटपुट मूल्य और वांछित मूल्य (यानी, त्रुटि) के बीच अंतर को मापता है, और फिर नियंत्रक के आउटपुट को प्राप्त करने के लिए तीन नियंत्रण शर्तों पी, आई और डी के अनुसार त्रुटि को संसाधित करता है। पीआईडी नियंत्रक का सिद्धांत त्रुटि के फीडबैक विनियमन पर आधारित है, और इसमें अनुकूली की क्षमता है, ताकि यह वास्तविक स्थिति के अनुसार नियंत्रण मापदंडों को गतिशील रूप से समायोजित कर सके।
सिद्धांत
पीआईडी नियंत्रक का सिद्धांत त्रुटि के फीडबैक विनियमन पर आधारित है। यह पहले नियंत्रित ऑब्जेक्ट के आउटपुट मूल्य को मापता है और फिर त्रुटि प्राप्त करने के लिए वांछित मूल्य के साथ इसकी तुलना करता है। फिर, नियंत्रक का आउटपुट प्राप्त करने के लिए त्रुटि को आनुपातिक, अभिन्न और विभेदक नियंत्रण शर्तों के अनुसार संसाधित किया जाता है। उनमें से, आनुपातिक नियंत्रण शब्द त्रुटि के समानुपाती होता है और इसका उपयोग त्रुटि को शीघ्रता से कम करने के लिए किया जाता है; अभिन्न नियंत्रण शब्द का उपयोग मुख्य रूप से संचयी त्रुटि को खत्म करने और सिस्टम को अधिक स्थिर बनाने के लिए किया जाता है; अंतर नियंत्रण शब्द त्रुटि के परिवर्तन की दर के अनुसार नियंत्रक आउटपुट को समायोजित करता है, जिससे सिस्टम प्रतिक्रिया तेज हो जाती है और ओवरशूट कम हो जाता है।
अनुप्रयोग
पीआईडी नियंत्रकों का व्यापक रूप से औद्योगिक स्वचालन नियंत्रण प्रणाली, इलेक्ट्रॉनिक उपकरण नियंत्रण, रोबोटिक्स और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। तापमान नियंत्रण प्रणालियों में, पीआईडी नियंत्रक नियंत्रित तापमान और वांछित तापमान के बीच अंतर को सटीक रूप से मापकर नियंत्रित तापमान को वांछित मूल्य के करीब स्थिर करने के लिए हीटिंग या कूलिंग उपकरण के आउटपुट को समायोजित करते हैं। रोबोटिक्स में, पीआईडी नियंत्रकों का उपयोग आमतौर पर स्थिति नियंत्रण के लिए किया जाता है, जहां रोबोट की वास्तविक और वांछित स्थिति के बीच का अंतर मापा जाता है और सटीक स्थिति नियंत्रण प्राप्त करने के लिए रोबोट के एक्चुएटर आउटपुट को समायोजित किया जाता है। इसके अलावा, पीआईडी नियंत्रकों का व्यापक रूप से मोटर नियंत्रण, प्रवाह नियंत्रण और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।
नियंत्रण विशेषताएँ
पीआईडी नियंत्रक में स्वयं अनुकूलन की क्षमता है, और वास्तविक स्थिति के अनुसार नियंत्रण मापदंडों को गतिशील रूप से समायोजित कर सकता है। यह स्थिर अवस्था में त्वरित प्रतिक्रिया दे सकता है और बाहरी गड़बड़ी और सिस्टम परिवर्तनों का विरोध कर सकता है। इसके अलावा, पीआईडी नियंत्रक में सटीक नियंत्रण और उच्च स्थिरता की विशेषताएं भी हैं, जो सिस्टम के सटीक नियंत्रण का एहसास कर सकती हैं।
तृतीय. PWM नियंत्रक का अवलोकन
पीडब्लूएम नियंत्रक एक नियंत्रण रणनीति है जो दालों के कर्तव्य चक्र को समायोजित करके आउटपुट सिग्नल के औसत स्तर को नियंत्रित करती है। यह समय-समय पर बिजली की आपूर्ति को चालू और बंद करके वांछित आउटपुट को नियंत्रित करता है, स्विचिंग समय और बंद समय के अनुपात को नियंत्रित करता है। पीडब्लूएम नियंत्रकों का व्यापक रूप से उन एप्लिकेशन परिदृश्यों में उपयोग किया जाता है जहां निरंतर संकेतों को अनुकरण करने की आवश्यकता होती है, जैसे डीसी मोटर गति नियंत्रण, एलईडी चमक समायोजन, ऑडियो एम्पलीफायर इत्यादि।
सिद्धांत
पीडब्लूएम नियंत्रक का सिद्धांत दालों की चौड़ाई को अलग-अलग करके सर्किट में वोल्टेज और करंट को नियंत्रित करना है। पीडब्लूएम सिग्नल में, उच्च स्तर लंबे समय तक रहता है और निम्न स्तर कम समय तक रहता है, इस प्रकार सर्किट में बिजली उत्पादन बदल जाता है। विशेष रूप से, जब पीडब्लूएम सिग्नल उच्च होता है, तो सर्किट में स्विच खुल जाता है और लोड के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है; जब पीडब्लूएम सिग्नल कम होता है, तो स्विच बंद हो जाता है और करंट प्रवाहित होना बंद हो जाता है। इसलिए, पीडब्लूएम सिग्नल के उच्च और निम्न स्तर के समय के अनुपात को अलग करके, सर्किट में वोल्टेज और करंट का नियंत्रण महसूस किया जा सकता है।
अनुप्रयोग
पीडब्लूएम नियंत्रकों का उपयोग आमतौर पर उन अनुप्रयोग परिदृश्यों में किया जाता है जहां निरंतर संकेतों को अनुकरण करने की आवश्यकता होती है, जैसे डीसी मोटर गति नियंत्रण, एलईडी चमक समायोजन और ऑडियो एम्पलीफायर। इन अनुप्रयोगों में, पीडब्लूएम नियंत्रक दालों के कर्तव्य चक्र को समायोजित करके आउटपुट सिग्नल के औसत स्तर को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकते हैं, जिससे डिवाइस के सटीक नियंत्रण का एहसास होता है।
नियंत्रण विशेषताएँ
पीडब्लूएम नियंत्रक सिग्नल स्विचिंग आवृत्ति और कर्तव्य चक्र के प्रति बहुत संवेदनशील है और आउटपुट के औसत स्तर को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकता है। यह तुरंत प्रतिक्रिया दे सकता है और आउटपुट को समायोजित कर सकता है, लेकिन इसमें स्वयं अनुकूलन की क्षमता नहीं है। पीडब्लूएम नियंत्रक के फायदे सरल और सहज, लागू करने में आसान और कम लागत वाले हैं, कुछ एप्लिकेशन परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हैं जिन्हें उच्च नियंत्रण सटीकता की आवश्यकता नहीं होती है।
चतुर्थ. पीआईडी नियंत्रक और पीडब्लूएम नियंत्रक की तुलना
सिद्धांत तुलना
पीआईडी नियंत्रक त्रुटि के फीडबैक विनियमन के सिद्धांत पर आधारित है, नियंत्रित वस्तु के आउटपुट मूल्य और वांछित मूल्य (यानी, त्रुटि) के बीच अंतर को मापकर, और फिर त्रुटि प्रसंस्करण पर आनुपातिक, अभिन्न और विभेदक नियंत्रण शर्तों के अनुसार, नियंत्रक का आउटपुट। दूसरी ओर, पीडब्लूएम नियंत्रक, आउटपुट सिग्नल के औसत स्तर के नियंत्रण का एहसास करने के लिए दालों की चौड़ाई को बदलकर सर्किट में वोल्टेज और करंट को नियंत्रित करता है।
अनुप्रयोग तुलना
पीआईडी नियंत्रक उन अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हैं जिनके लिए सटीक नियंत्रण और स्थिरता की आवश्यकता होती है, जैसे तापमान नियंत्रण, स्थिति नियंत्रण, गति नियंत्रण इत्यादि। पीडब्लूएम नियंत्रकों का उपयोग आमतौर पर उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जिनके लिए एनालॉग निरंतर सिग्नल की आवश्यकता होती है, जैसे डीसी मोटर गति नियंत्रण, एलईडी चमक समायोजन, ऑडियो एम्पलीफायर इत्यादि। चूंकि पीडब्लूएम नियंत्रकों में अनुकूली क्षमता नहीं होती है, इसलिए वे कुछ अनुप्रयोगों में उपयुक्त नहीं हो सकते हैं जिनके लिए उच्च नियंत्रण सटीकता की आवश्यकता होती है।
नियंत्रण विशेषताओं की तुलना
पीआईडी नियंत्रक में स्वयं अनुकूलन की क्षमता है, और वास्तविक स्थिति के अनुसार नियंत्रण मापदंडों को गतिशील रूप से समायोजित कर सकता है। यह स्थिर अवस्था में त्वरित प्रतिक्रिया दे सकता है और बाहरी गड़बड़ी और सिस्टम परिवर्तनों के प्रति प्रतिरोधी है। इसके अलावा, पीआईडी नियंत्रक को सटीक नियंत्रण और उच्च स्थिरता की विशेषता है। दूसरी ओर, पीडब्लूएम नियंत्रक सिग्नल स्विचिंग आवृत्ति और कर्तव्य चक्र के प्रति बहुत संवेदनशील है, और आउटपुट के औसत स्तर को सटीक रूप से नियंत्रित कर सकता है। हालाँकि, इसमें स्वयं अनुकूलन की क्षमता नहीं है और यह सिस्टम की वास्तविक स्थिति के अनुसार नियंत्रण मापदंडों को गतिशील रूप से समायोजित नहीं कर सकता है। इसलिए, कुछ अनुप्रयोगों में इसकी कुछ सीमाएँ हो सकती हैं जिनके लिए उच्च नियंत्रण सटीकता की आवश्यकता होती है।
वी. निष्कर्ष.
संक्षेप में कहें तो, सिद्धांत, अनुप्रयोग, नियंत्रण विशेषताओं आदि के संदर्भ में पीआईडी नियंत्रक और पीडब्लूएम नियंत्रक के बीच महत्वपूर्ण अंतर हैं। पीआईडी नियंत्रक त्रुटि के फीडबैक विनियमन के सिद्धांत पर आधारित है, जो स्वयं अनुकूली क्षमता, सटीक नियंत्रण और उच्च स्थिरता की विशेषता है, और सटीक नियंत्रण और स्थिरता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है। दूसरी ओर, पीडब्लूएम नियंत्रक, पल्स की चौड़ाई को बदलकर आउटपुट सिग्नल के औसत स्तर को नियंत्रित करता है, जिसमें सरल, सहज, लागू करने में आसान और कम लागत के फायदे हैं, और यह कुछ एप्लिकेशन परिदृश्यों के लिए उपयुक्त है जिन्हें उच्च नियंत्रण सटीकता की आवश्यकता नहीं होती है। उपयोग करने के लिए किस नियंत्रक का चयन करते समय, विशिष्ट अनुप्रयोग आवश्यकताओं और नियंत्रण उद्देश्यों के अनुसार व्यापक विचार करना आवश्यक है।