नियंत्रकों द्वारा अक्सर किन नियंत्रण विधियों का उपयोग किया जाता है?

नियंत्रक स्वचालन नियंत्रण प्रणाली में मुख्य घटक है, जो सेंसर सिग्नल प्राप्त करने, डेटा संसाधित करने, नियंत्रित वस्तु का सटीक नियंत्रण प्राप्त करने के लिए नियंत्रण निर्देश जारी करने के लिए जिम्मेदार है। नियंत्रक नियंत्रण विधियाँ विविध हैं, और विभिन्न नियंत्रण विधियाँ विभिन्न नियंत्रण परिदृश्यों और आवश्यकताओं के लिए उपयुक्त हैं। इस पेपर में, हम पीआईडी ​​​​नियंत्रण, फ़ज़ी नियंत्रण, अनुकूली नियंत्रण, पूर्वानुमानित नियंत्रण, तंत्रिका नेटवर्क नियंत्रण और बुद्धिमान नियंत्रण सहित नियंत्रकों द्वारा अक्सर उपयोग की जाने वाली कई नियंत्रण विधियों का विस्तार से परिचय देंगे।

1. पीआईडी ​​नियंत्रण

पीआईडी ​​नियंत्रण (आनुपातिक-इंटीग्रल-व्युत्पन्न नियंत्रण) एक शास्त्रीय नियंत्रण विधि है, जिसका व्यापक रूप से औद्योगिक उत्पादन, एयरोस्पेस, परिवहन आदि में उपयोग किया जाता है। पीआईडी ​​नियंत्रक नियंत्रित वस्तु को आनुपातिक (पी), इंटीग्रल (आई) और व्युत्पन्न (डी) के तीन लिंक के माध्यम से नियंत्रित करता है।

1.1 आनुपातिक नियंत्रण

आनुपातिक नियंत्रण पीआईडी ​​नियंत्रण का आधार है, नियंत्रण कानून है: यू (टी)=केपी * ई (टी), जहां नियंत्रण मात्रा के लिए यू (टी), आनुपातिकता गुणांक के लिए केपी, विचलन के लिए ई (टी)। आनुपातिक नियंत्रण का मुख्य कार्य विचलन को कम करना और सिस्टम की प्रतिक्रिया गति में सुधार करना है।

1.2 अभिन्न नियंत्रण

इंटीग्रल कंट्रोल का कार्य सिस्टम के स्थैतिक अंतर को खत्म करना और सिस्टम की स्थिरता में सुधार करना है। नियंत्रण कानून है: u(t)=u(t-1) + Ki * ∫e(t)dt, जहां Ki अभिन्न गुणांक है।

1.3 विभेदक नियंत्रण

विभेदक नियंत्रण का मुख्य कार्य सिस्टम के दोलन को दबाना और सिस्टम की विरोधी हस्तक्षेप क्षमता में सुधार करना है। इसका नियंत्रण नियम है: u(t)=u(t-1) - Kd * de(t)/dt, जहां Kd अंतर गुणांक है।

1.4 पीआईडी ​​नियंत्रण के लक्षण

पीआईडी ​​नियंत्रण में सरल संरचना, मापदंडों का आसान समायोजन, अनुकूलनशीलता आदि के फायदे हैं, लेकिन साथ ही कुछ सीमाएं भी हैं, जैसे गैर-रैखिक और समय-भिन्न प्रणालियों का खराब नियंत्रण, और मापदंडों के समायोजन के लिए उच्च आवश्यकताएं।

2. फजी नियंत्रण

फ़ज़ी नियंत्रण फ़ज़ी लॉजिक पर आधारित एक प्रकार का नियंत्रण है, जो अनिश्चितता और अस्पष्टता से निपटने के लिए उपयुक्त है। फ़ज़ी नियंत्रक तीन भागों के माध्यम से नियंत्रित वस्तु के नियंत्रण का एहसास करता है: फ़ज़ी नियम आधार, फ़ज़ी अनुमान मशीन और डिफ़ुज़ीफायर।

2.1 फ़ज़ी नियम आधार

फ़ज़ी नियम आधार फ़ज़ी नियंत्रक का मूल है, जिसमें इनपुट चर और आउटपुट चर के बीच संबंध का वर्णन करने के लिए फ़ज़ी नियमों की एक श्रृंखला शामिल है। फ़ज़ी नियम इस प्रकार का होता है कि यदि इनपुट वेरिएबल फ़ज़ी सेट है, तो आउटपुट वेरिएबल फ़ज़ी सेट है।

2.2 फजी अनुमान मशीन

फ़ज़ी अनुमान मशीन आउटपुट वेरिएबल्स के फ़ज़ी मान प्राप्त करने के लिए फ़ज़ी नियम आधार में नियमों के अनुसार इनपुट चर के बारे में तर्क करती है। फ़ज़ी अनुमान की प्रक्रिया में चार चरण शामिल हैं: फ़ज़िफ़िकेशन, नियम मिलान, नियम फ़्यूज़न और डीफ़ज़िफिकेशन।

2.3 डिफ्यूज़ीफायर

डिफ्यूज़ीफ़ायर की भूमिका फ़ज़ी रीजनिंग से प्राप्त फ़ज़ी मानों को वास्तविक नियंत्रण मात्राओं में परिवर्तित करना है। आम तौर पर इस्तेमाल की जाने वाली डिफ्यूज़िफिकेशन विधियों में अधिकतम संबद्धता विधि, भारित औसत विधि आदि शामिल हैं।

2.4 फ़ज़ी नियंत्रण के लक्षण

फ़ज़ी नियंत्रण में पैरामीटर समायोजन और उच्च अनुकूलनशीलता के लिए कम आवश्यकताओं के साथ अनिश्चितता और फ़ज़ी समस्याओं से निपटने की क्षमता होती है। हालाँकि, फ़ज़ी नियंत्रण की कुछ सीमाएँ भी हैं, जैसे नियम आधार के निर्माण के लिए बहुत अधिक अनुभव और ज्ञान की आवश्यकता होती है, और नियंत्रण सटीकता फ़ज़ी सेट के विभाजन और अनुमान विधि से प्रभावित होती है।

3. अनुकूली नियंत्रण

अनुकूली नियंत्रण एक प्रकार की नियंत्रण विधि है जो नियंत्रित वस्तु की विशेषताओं और पर्यावरणीय परिवर्तनों के अनुसार नियंत्रण मापदंडों को स्वचालित रूप से समायोजित कर सकती है। अनुकूली नियंत्रक में आमतौर पर तीन भाग शामिल होते हैं: मॉडल पहचान, पैरामीटर अनुमान और नियंत्रण कानून डिजाइन।

3.1 मॉडल पहचान

मॉडल की पहचान इनपुट और आउटपुट डेटा के माध्यम से नियंत्रित वस्तु के गणितीय मॉडल को स्थापित करने, पैरामीटर अनुमान और नियंत्रण कानून डिजाइन के लिए आधार प्रदान करने के लिए अनुकूली नियंत्रण का आधार है।

3.2 पैरामीटर अनुमान

पैरामीटर अनुमान मॉडल पहचान से प्राप्त जानकारी के अनुसार नियंत्रित वस्तु के मापदंडों का ऑनलाइन अनुमान लगाना है, जो नियंत्रण कानून डिजाइन के लिए वास्तविक समय पैरामीटर जानकारी प्रदान करता है।

3.3 नियंत्रण कानून डिजाइन

नियंत्रण कानून डिजाइन मॉडल पहचान और पैरामीटर अनुमान के परिणामों के अनुसार नियंत्रित वस्तु की विशेषताओं और पर्यावरणीय परिवर्तनों के अनुकूल नियंत्रण कानून को डिजाइन करना है, ताकि नियंत्रित वस्तु के सटीक नियंत्रण का एहसास हो सके।

3.4 अनुकूली नियंत्रण के लक्षण

अनुकूली नियंत्रण में नियंत्रित वस्तु की विशेषताओं और पर्यावरणीय परिवर्तनों के अनुकूल होने की क्षमता होती है, और यह गैर-रैखिक और समय-भिन्न प्रणालियों के नियंत्रण का एहसास कर सकता है। हालाँकि, अनुकूली नियंत्रण की भी कुछ सीमाएँ हैं, जैसे मॉडल पहचान और पैरामीटर अनुमान की सटीकता नियंत्रण प्रभाव को प्रभावित करती है, और नियंत्रण कानून का डिज़ाइन जटिल है।

4. पूर्वानुमानित नियंत्रण

पूर्वानुमानित नियंत्रण भविष्य की भविष्यवाणी की जानकारी पर आधारित एक नियंत्रण विधि है, जो नियंत्रित वस्तु के भविष्य के व्यवहार की भविष्यवाणी करके नियंत्रित वस्तु के इष्टतम नियंत्रण का एहसास कराती है।

4.1 पूर्वानुमानित मॉडल

पूर्वानुमानित मॉडल पूर्वानुमानित नियंत्रण का आधार है, जिसका उपयोग नियंत्रित वस्तु के गतिशील व्यवहार का वर्णन करने के लिए किया जाता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पूर्वानुमान मॉडल एआरएक्स मॉडल, बीजे मॉडल इत्यादि हैं।

4.2 भविष्यवाणी एल्गोरिदम

भविष्यवाणी एल्गोरिथ्म भविष्यवाणी मॉडल और वर्तमान इनपुट और आउटपुट जानकारी के अनुसार नियंत्रित वस्तु के भविष्य के व्यवहार की भविष्यवाणी करता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पूर्वानुमान एल्गोरिदम में पुनरावर्ती न्यूनतम वर्ग, कलमैन फ़िल्टर आदि शामिल हैं।

4.3 अनुकूलन नियंत्रण

नियंत्रित वस्तु का इष्टतम नियंत्रण प्राप्त करने के लिए, इष्टतम नियंत्रण कानून को हल करने के लिए अनुकूलन एल्गोरिदम के माध्यम से, इष्टतम नियंत्रण भविष्यवाणी परिणामों पर आधारित है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले अनुकूलन एल्गोरिदम रैखिक प्रोग्रामिंग, द्विघात प्रोग्रामिंग इत्यादि हैं।