नियंत्रण प्रणाली

एक नियंत्रण प्रणाली नियंत्रण loops का उपयोग कर अन्य उपकरणों या प्रणालियों के व्यवहार का प्रबंधन, आदेश, निर्देश, या विनियमित करता है। यह एक घरेलू बॉयलर को बड़े औद्योगिक नियंत्रण प्रणालियों को नियंत्रित करने वाले थर्मोस्टेट का उपयोग करके एक होम हीटिंग कंट्रोलर से हो सकता है जिसका उपयोग प्रक्रियाओं या मशीनों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

निरंतर नियंत्रित नियंत्रण के लिए, एक प्रतिक्रिया नियंत्रक स्वचालित रूप से किसी प्रक्रिया या संचालन को नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है। नियंत्रण प्रणाली प्रक्रिया चर (पीवी) के मूल्य या स्थिति की तुलना वांछित मूल्य या सेटपॉइंट (एसपी) के साथ नियंत्रित की जाती है, और संयंत्र के प्रक्रिया परिवर्तनीय आउटपुट को उसी मूल्य पर लाने के लिए नियंत्रण संकेत के रूप में अंतर लागू करती है निर्दिष्ट बिंदू।

अनुक्रमिक और संयोजन तर्क के लिए, सॉफ़्टवेयर तर्क, जैसे प्रोग्राम करने योग्य तर्क नियंत्रक में, का उपयोग किया जाता है।

उद्देश्य
नियंत्रण प्रणाली को निम्नलिखित उद्देश्यों को प्राप्त करना होगा:

मॉडल में परेशानियों और त्रुटियों के खिलाफ स्थिर और मजबूत रहें।
अचानक और अवास्तविक व्यवहार से बचने वाले पूर्व-स्थापित मानदंड के अनुसार कुशल बनें।

प्रक्रिया पर्यवेक्षण की जरूरत है

अधिग्रहण और नियंत्रण प्रणाली के विज़ुअलाइज़ेशन की सीमाएं।
नियंत्रण बनाम प्रक्रिया निगरानी
नियंत्रण सॉफ्टवेयर। नियंत्रण पाश बंद करें।
जानकारी एकत्रित करें, संग्रहित करें और विज़ुअलाइज़ करें।
डेटा माइनिंग।

उनके व्यवहार और माप के अनुसार नियंत्रण प्रणाली का वर्गीकरण
नियंत्रण: सिस्टम के इनपुट का चयन ताकि राज्य या आउटपुट वांछित तरीके से बदल जाए। तत्व हैं:

नियोजन में स्थापित उद्देश्यों की उपलब्धि को सत्यापित करने के लिए यह हमेशा मौजूद है।
माप। परिणामों को मापने और मापने के लिए इसे नियंत्रित करना आवश्यक है।
विचलन का पता लगाएं। नियंत्रण के अंतर्निहित कार्यों में से एक निष्पादन और योजना के बीच उत्पन्न मतभेदों को खोजना है।
सुधारात्मक उपायों की स्थापना करें। नियंत्रण का उद्देश्य त्रुटियों को पूर्ववत करना और सही करना है।
नियंत्रण कारक; मात्रा, समय, लागत, गुणवत्ता।

नियंत्रक: (इलेक्ट्रॉनिक्स)। यह एक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जो मनुष्यों को नियंत्रण लागू करने की क्षमता का अनुकरण करता है। चार नियंत्रण कार्यों के माध्यम से: तुलना करें, गणना करें, समायोजित करें और सीमित करें।

प्रक्रिया: प्रगतिशील निरंतर संचालन या प्राकृतिक विकास, क्रमिक परिवर्तनों की एक श्रृंखला द्वारा चिह्नित किया जाता है जो अपेक्षाकृत निश्चित तरीके से एक दूसरे का पालन करता है और इससे निर्धारित परिणाम या उद्देश्य होता है। कृत्रिम या स्वैच्छिक प्रगतिशील संचालन जिसमें क्रियाओं या नियंत्रित आंदोलनों की एक श्रृंखला शामिल होती है, व्यवस्थित रूप से एक विशिष्ट परिणाम या उद्देश्य की ओर निर्देशित होती है। उदाहरण: रासायनिक, आर्थिक और जैविक प्रक्रियाएं।

पर्यवेक्षण: किसी अन्य (व्यक्तिगत या मशीन) के काम और कार्यों को देखने का कार्य जो शायद इस विषय को गहराई से नहीं जानता हो।

खुला पाश नियंत्रण प्रणाली
यह वह प्रणाली है जिसमें केवल प्रक्रिया इनपुट सिग्नल पर कार्य करती है और परिणाम इनपुट सिग्नल को एक स्वतंत्र आउटपुट सिग्नल में परिणाम देती है, लेकिन पहले के आधार पर होती है। इसका मतलब है कि नियंत्रक को कोई प्रतिक्रिया नहीं है ताकि नियंत्रक नियंत्रण कार्रवाई को समायोजित कर सके। यही है, आउटपुट सिग्नल नियंत्रक के लिए इनपुट सिग्नल में परिवर्तित नहीं किया जाता है।

उदाहरण 1: बगीचे की नली के साथ एक टैंक। जब तक कुंजी खुली रहती है, तब तक पानी बह जाएगा। टैंक में पानी की ऊंचाई कुंजी को बंद करने का कारण नहीं बन सकती है और इसलिए ऐसी प्रक्रिया के लिए हमारी सेवा नहीं करती है जिसके लिए सामग्री या एकाग्रता नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
उदाहरण 2: जब टोस्ट बनाते हैं, तो हम एक चर (एक मामले में टोस्टिंग की डिग्री) में प्रवेश करके स्वयं के टोस्टिंग समय को नियंत्रित करते हैं। संक्षेप में, जिसे हम पैरामीटर के रूप में पेश करते हैं वह समय है।

इन प्रणालियों द्वारा विशेषता है:

अवधारणा के लिए सरल और आसान हो।
परेशानी से पहले इसकी स्थिरता सुनिश्चित नहीं करता है।
आउटपुट प्रविष्टि के साथ तुलना नहीं करता है।
गड़बड़ी से प्रभावित हो। ये मूर्त या अमूर्त हो सकता है।
सटीकता प्रणाली के पिछले अंशांकन पर निर्भर करती है।

बंद पाश नियंत्रण प्रणाली
ये वे सिस्टम हैं जिनमें नियंत्रण कार्रवाई आउटपुट सिग्नल का एक कार्य है। बंद लूप सिस्टम तदनुसार नियंत्रण कार्रवाई को समायोजित करने के लिए अंतिम परिणाम से फीडबैक का उपयोग करते हैं।

निम्न लूप में से एक होने पर बंद लूप में नियंत्रण आवश्यक है:

जब मनुष्य द्वारा विनियमित करने के लिए एक प्रक्रिया संभव नहीं है।
एक बड़े पैमाने पर उत्पादन जिसके लिए बड़ी सुविधाएं और आदमी की आवश्यकता होती है, वह संभालने में सक्षम नहीं है।
कुछ मामलों में एक प्रक्रिया की निगरानी करना विशेष रूप से कठिन होता है और ध्यान देने की आवश्यकता होती है कि व्यक्ति थकान या बर्खास्तगी के कारण आसानी से हार सकता है, जिसके परिणामस्वरूप यह कार्यकर्ता और प्रक्रिया का कारण बन सकता है।

उनकी विशेषताएं हैं:

जटिल बनें, लेकिन पैरामीटर की संख्या में व्यापक।
आउटपुट की तुलना इनपुट से की जाती है और सिस्टम को नियंत्रित करने के लिए आपको प्रभावित करती है।
आपकी संपत्ति प्रतिक्रिया।
आंतरिक गड़बड़ी और विविधताओं के लिए अधिक स्थिर रहें।

एक बंद लूप नियंत्रण प्रणाली का एक उदाहरण गर्म पानी की टंकी होगी जिसे हम स्नान करने के लिए उपयोग करते हैं।

एक और उदाहरण जमा के अत्यधिक संवेदनशील स्तर नियामक होगा। बॉय का आंदोलन कम दबाव पर हवा या गैस के जेट में कम या ज्यादा बाधा उत्पन्न करता है। यह दबाव परिवर्तन में अनुवाद करता है जो मार्ग वाल्व के वाल्व को प्रभावित करता है, जिससे आप अधिकतम स्तर तक जितना करीब आ सकते हैं।

नियंत्रण प्रणाली के प्रकार
नियंत्रण प्रणाली को तीन मूल प्रकारों में समूहीकृत किया जाता है:

मैन ने नियंत्रण प्रणाली बनाई
विद्युत या इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों की तरह जो सिस्टम के राज्य के अपने नियंत्रण में स्थायी रूप से संकेतों को कैप्चर कर रहे हैं और जब सिस्टम के सामान्य संचालन के पूर्व-स्थापित पैरामीटर के विचलन का पता लगाना, सेंसर और actuators के माध्यम से कार्य करने के लिए, लेने के लिए सिस्टम अपनी परिचालन स्थितियों को सामान्य परिचालन में वापस ले जाता है। इसका एक स्पष्ट उदाहरण थर्मोस्टेट होगा, जो लगातार तापमान संकेतों को कैप्चर करता है। जैसे ही तापमान गिरता है या उगता है और सीमा से बाहर जाता है, यह शीतलन या हीटिंग सिस्टम को प्रकाश डालकर काम करता है।

उनके कारण से वे हो सकते हैं: कारण और कारण नहीं
आउटपुट और सिस्टम इनपुट के बीच एक मौलिक संबंध है, इनपुट के आउटपुट और भविष्य के मूल्यों के बीच, अधिक स्पष्ट रूप से, एक प्रणाली कारण है।

सिस्टम के इनपुट और आउटपुट की संख्या के अनुसार, उन्हें उनके व्यवहार से कहा जाता है

इनपुट और आउटपुट या एसआईएसओ (एकल इनपुट, एकल आउटपुट) से।
एक इनपुट और एकाधिक आउटपुट या सिमो (एकल इनपुट, एकाधिक आउटपुट) में से।
एकाधिक इनपुट और एक आउटपुट या एमआईएसओ (एकाधिक इनपुट, एकल आउटपुट) में से।
एकाधिक इनपुट और एकाधिक आउटपुट या एमआईएमओ (एकाधिक इनपुट, एकाधिक आउटपुट) में से।

समीकरण के अनुसार जो सिस्टम को परिभाषित करता है, इसे कहा जाता है:

रैखिक, यदि अंतर समीकरण जो इसे परिभाषित करता है वह रैखिक है।
गैर-रैखिक, यदि अंतर समीकरण जो इसे परिभाषित करता है वह गैर-रैखिक है।

गतिशील प्रणालियों के संकेत या चर समय के एक समारोह हैं। और इसके अनुसार ये सिस्टम हैं:

निरंतर समय, यदि प्रणाली का मॉडल एक अंतर समीकरण है, और इसलिए समय को असीम रूप से विभाजित माना जाता है। निरंतर समय के चर को एनालॉग भी कहा जाता है।
अलग-अलग समय में, अगर सिस्टम को अंतर के लिए समीकरण द्वारा परिभाषित किया जाता है। समय को निरंतर मूल्य की अवधि में विभाजित माना जाता है। चर के मान डिजिटल (बाइनरी, हेक्साडेसिमल सिस्टम इत्यादि) हैं, और उनका मान केवल प्रत्येक अवधि में जाना जाता है।
अलग-अलग घटनाओं में, यदि प्रणाली चर के अनुसार विकसित होती है जिसका मूल्य किसी निश्चित घटना के दौरान ज्ञात होता है।

सिस्टम के चर के बीच संबंधों के मुताबिक, हम कहेंगे कि:

दो प्रणालियों को जोड़ा जाता है, जब उनमें से एक के चर दूसरे सिस्टम से संबंधित होते हैं।
दो प्रणालियों को रद्द कर दिया जाता है, अगर दोनों प्रणालियों के चर के संबंध नहीं हैं।

समय और स्थान में एक प्रणाली के चर के विकास के आधार पर, वे हो सकते हैं:

स्थिर, जब इसके चर समय और स्थान में स्थिर होते हैं।
स्थिर नहीं, जब उनके चर समय या स्थान में स्थिर नहीं होते हैं।

सिस्टम इनपुट की विविधता के संबंध में सिस्टम (आउटपुट का मूल्य) की प्रतिक्रिया के अनुसार:

सिस्टम को तब स्थिर माना जाता है जब कोई बाध्य इनपुट सिग्नल आउटपुट की बाध्य प्रतिक्रिया उत्पन्न करता है।
प्रणाली को अस्थिर माना जाता है जब कम से कम एक बाध्य प्रविष्टि होती है जो आउटपुट को असंबद्ध प्रतिक्रिया उत्पन्न करती है।

यदि वे तुलना करते हैं या नहीं, सिस्टम के प्रवेश और निकास को बाद में नियंत्रित करने के लिए, सिस्टम को कहा जाता है:

ओपन लूप सिस्टम, जब आउटपुट नियंत्रित किया जाता है, इनपुट सिग्नल या संदर्भ सिग्नल के मूल्य से तुलना नहीं करता है।
सिस्टम बंद लूप, जब आउटपुट को नियंत्रित करने के लिए संदर्भ संकेत के साथ तुलना की जाती है। आउटपुट सिग्नल की तुलना में इनपुट सिग्नल द्वारा की जाती है, जिसे सिग्नल फीडबैक या फीडबैक कहा जाता है।

एक प्रणाली के व्यवहार की भविष्यवाणी करने की संभावना के आधार पर, यानी, इसकी प्रतिक्रिया, उन्हें इस प्रकार वर्गीकृत किया गया है:

निर्धारक प्रणाली, जब भविष्य का व्यवहार सहिष्णुता सीमा के भीतर अनुमानित है।
स्टोकास्टिक सिस्टम, अगर भविष्य के व्यवहार की भविष्यवाणी करना असंभव है। सिस्टम चर को यादृच्छिक कहा जाता है।

प्राकृतिक नियंत्रण प्रणाली
जैविक प्रणालियों सहित प्राकृतिक नियंत्रण प्रणाली। उदाहरण के लिए, मानव शरीर आंदोलन एक वस्तु को इंगित करने के कार्य के रूप में होता है जिसमें जैविक नियंत्रण प्रणाली के आंखों, हाथ, हाथ, उंगली और मस्तिष्क के घटक शामिल होते हैं। प्रवेश द्वार पर आंदोलन संसाधित हो जाता है और बाहर निकलने का दिशा निर्देश होता है।

मिश्रण नियंत्रण प्रणाली
मिक्सिंग कंट्रोल सिस्टम, जो घटक मनुष्य द्वारा बनाए जाते हैं और अन्य प्राकृतिक होते हैं। यह एक आदमी की नियंत्रण प्रणाली है जो अपना वाहन चलाती है। यह प्रणाली आंखों, हाथों, मस्तिष्क और वाहन से बना है। प्रवेश द्वार दिशा में प्रकट होता है कि ड्राइवर को सड़क पर पालन करना होगा और बाहर निकलना कार की वर्तमान दिशा है। चुनाव से पहले एक राजनेता द्वारा किए गए फैसले एक और उदाहरण हो सकते हैं। यह प्रणाली आंखों, मस्तिष्क, कान, मुंह से बना है। राजनेता द्वारा घोषित वादे में प्रवेश द्वार प्रकट होता है और बाहर निकलने के प्रस्ताव से आबादी द्वारा प्रस्ताव की स्वीकृति की डिग्री होती है।

एक नियंत्रण प्रणाली न्यूमेटिक, इलेक्ट्रिकल, मैकेनिकल या किसी भी प्रकार का हो सकता है, इसका कार्य इनपुट प्राप्त करना है और इसके नियंत्रण लूप (प्रोग्राम किए गए प्रोग्राम के लिए) के अनुसार एक या कई उत्तरों को समन्वयित करना है।

पूर्वानुमानित नियंत्रण, नियंत्रण प्रणाली हैं जो भविष्यवाणी प्रणाली के साथ काम करती हैं, और पारंपरिक के रूप में सक्रिय नहीं होती हैं (प्रक्रिया को प्रभावित करने से पहले समस्या का समाधान निष्पादित करें)। इस तरह, यह प्रभावों का तेजी से विरोध करके प्रक्रिया की दक्षता में सुधार करता है।

ओपन-लूप और बंद-लूप नियंत्रण
नियंत्रण कार्रवाई के दो सामान्य वर्ग हैं: खुले पाश और बंद पाश। एक खुली लूप नियंत्रण प्रणाली में, नियंत्रक से नियंत्रण कार्रवाई प्रक्रिया चर से स्वतंत्र है। इसका एक उदाहरण केवल एक टाइमर द्वारा नियंत्रित केंद्रीय हीटिंग बॉयलर है। नियंत्रण कार्रवाई बॉयलर के चालू या बंद स्विचिंग है। प्रक्रिया चर इमारत का तापमान है। यह नियंत्रक इमारत के तापमान के बावजूद निरंतर समय के लिए हीटिंग सिस्टम संचालित करता है।

एक बंद-लूप नियंत्रण प्रणाली में, नियंत्रक से नियंत्रण कार्रवाई वांछित और वास्तविक प्रक्रिया चर पर निर्भर है। बॉयलर समानता के मामले में, यह थर्मोस्टेट का उपयोग भवन के तापमान की निगरानी करने के लिए करेगा, और यह सुनिश्चित करने के लिए एक सिग्नल वापस खिलाएगा कि नियंत्रक आउटपुट थर्मोस्टेट पर उस सेट के करीब के निर्माण तापमान को बनाए रखे। एक बंद लूप नियंत्रक के पास एक फीडबैक लूप होता है जो सुनिश्चित करता है कि नियंत्रक सेटपॉइंट के समान मूल्य पर प्रोसेस वैरिएबल को नियंत्रित करने के लिए नियंत्रण कार्रवाई करता है। इस कारण से, बंद-लूप नियंत्रकों को फीडबैक नियंत्रक भी कहा जाता है।

प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली
रैखिक प्रतिक्रिया प्रणाली के मामले में, एक सेटपॉइंट (एसपी) पर एक चर को नियंत्रित करने के प्रयास में सेंसर, नियंत्रण एल्गोरिदम, और actuators सहित एक नियंत्रण पाश व्यवस्थित किया जाता है। एक सड़क उदाहरण पर एक दैनिक उदाहरण क्रूज नियंत्रण है; जहां ग्रेडिएंट जैसे बाहरी प्रभाव गति परिवर्तन का कारण बनेंगे, और चालक की वांछित सेट गति को बदलने की क्षमता है। नियंत्रक में पीआईडी ​​एल्गोरिदम वाहन की इंजन के पावर आउटपुट को नियंत्रित करके, न्यूनतम देरी या ओवरहूट के साथ इष्टतम तरीके से वांछित गति को वास्तविक गति को पुनर्स्थापित करता है।

नियंत्रण प्रणाली जिसमें परिणाम प्राप्त करने की कोशिश कर रहे परिणामों की कुछ समझदारी शामिल है, वे प्रतिक्रिया का उपयोग कर रहे हैं और कुछ हद तक अलग-अलग परिस्थितियों में अनुकूल हो सकते हैं। ओपन-लूप कंट्रोल सिस्टम प्रतिक्रिया का उपयोग नहीं करते हैं, और केवल पूर्व-व्यवस्थित तरीकों से चलते हैं।

तर्क नियंत्रण
औद्योगिक और वाणिज्यिक मशीनरी के लिए तर्क नियंत्रण प्रणाली ऐतिहासिक रूप से सीढ़ी तर्क का उपयोग कर जुड़े हुए विद्युत रिले और कैम टाइमर द्वारा कार्यान्वित की गई थीं। आज, इस तरह के अधिकांश सिस्टम माइक्रोकंट्रोलर या अधिक विशिष्ट प्रोग्राम करने योग्य तर्क नियंत्रक (पीएलसी) के साथ बनाए जाते हैं। सीढ़ी तर्क के संकेत पीएलसी के लिए एक प्रोग्रामिंग विधि के रूप में अभी भी उपयोग में है।

तर्क नियंत्रक स्विच और सेंसर का जवाब दे सकते हैं, और मशीनरी को एक्ट्यूएटर के उपयोग के माध्यम से विभिन्न संचालन शुरू करने और बंद करने का कारण बन सकता है। तर्क अनुप्रयोगों का उपयोग कई अनुप्रयोगों में यांत्रिक संचालन अनुक्रमित करने के लिए किया जाता है। उदाहरणों में लिफ्ट, वाशिंग मशीन और अन्य सिस्टम शामिल हैं जो अंतःसंबंधित संचालन के साथ हैं। एक स्वचालित अनुक्रमिक नियंत्रण प्रणाली कार्य करने के लिए सही अनुक्रम में यांत्रिक एक्ट्यूएटर की श्रृंखला को ट्रिगर कर सकती है। उदाहरण के लिए, विभिन्न इलेक्ट्रिक और वायवीय ट्रांसड्यूसर एक कार्डबोर्ड बॉक्स को फोल्ड और गोंद कर सकते हैं, इसे उत्पाद से भरें और फिर उसे स्वचालित पैकेजिंग मशीन में सील करें।

पीएलसी सॉफ़्टवेयर कई अलग-अलग तरीकों से लिखा जा सकता है – सीढ़ी आरेख, एसएफसी (अनुक्रमिक फ़ंक्शन चार्ट) या कथन सूचियां।

ऑन-ऑफ कंट्रोल
एक थर्मोस्टेट को बैंग-बैंग नियंत्रक के रूप में वर्णित किया जा सकता है। जब तापमान, पीवी, एक एसपी के नीचे चला जाता है, हीटर चालू हो जाता है। एक और उदाहरण एक एयर कंप्रेसर पर दबाव स्विच हो सकता है। जब दबाव, पीवी, सेटपॉइंट, एसपी के नीचे गिरता है, पंप संचालित होता है। रेफ्रिजरेटर और वैक्यूम पंपों में समान तंत्र होते हैं।

इन तरह की सरल ऑन-ऑफ कंट्रोल सिस्टम सस्ते और प्रभावी हैं।

रैखिक नियंत्रण
वांछित सेटपॉइंट (एसपी) पर नियंत्रित प्रक्रिया चर (पीवी) को बनाए रखने के लिए एक नियंत्रण संकेत उत्पन्न करने के लिए रैखिक नियंत्रण प्रणाली रैखिक नकारात्मक प्रतिक्रिया का उपयोग करती है।

आनुपातिक नियंत्रण
आनुपातिक नियंत्रण रैखिक प्रतिक्रिया नियंत्रण प्रणाली का एक प्रकार है जिसमें नियंत्रित चर पर एक सुधार लागू होता है जो वांछित मूल्य (सेटपॉइंट – एसपी) और मापा मूल्य (प्रक्रिया मूल्य – पीवी) के बीच अंतर के समान होता है। दो क्लासिक यांत्रिक उदाहरण शौचालय कटोरे फ्लोट अनुपात वाल्व और फ्लाई-बॉल गवर्नर हैं।

आनुपातिक नियंत्रण प्रणाली एक द्वि-धातु घरेलू थर्मोस्टेट जैसी ऑन-ऑफ कंट्रोल सिस्टम की तुलना में अधिक जटिल है, लेकिन एक ऑटोमोबाइल क्रूज नियंत्रण जैसे कुछ में उपयोग किए जाने वाले आनुपातिक-अभिन्न-व्युत्पन्न (पीआईडी) नियंत्रण प्रणाली से सरल है। अंततः नियंत्रण प्रणाली समग्र समय प्रतिक्रिया समय की तुलना में लंबे समय से काफी अच्छी तरह से काम करेगी, लेकिन तेजी से और समय पर सुधार और प्रतिक्रियाओं के लिए प्रभावी नहीं है। आनुपातिक नियंत्रण आउटपुट को नियंत्रित करने के लिए आउटपुट को मॉड्यूल करके नियंत्रित करता है, जैसे एक स्तर पर नियंत्रण वाल्व जो अस्थिरता से बचाता है, लेकिन आनुपातिक सुधार की इष्टतम मात्रा को लागू करके व्यावहारिक रूप से सुधार के रूप में सुधार लागू करता है।

आनुपातिक नियंत्रण की कमी यह है कि यह अवशिष्ट एसपी-पीवी त्रुटि को खत्म नहीं कर सकता है, क्योंकि इसे आनुपातिक आउटपुट उत्पन्न करने में त्रुटि की आवश्यकता होती है। इस पर काबू पाने के लिए पीआई नियंत्रक तैयार किया गया था, जो सकल त्रुटि को हटाने के लिए आनुपातिक अवधि (पी) का उपयोग करता है, और एक अभिन्न शब्द (I) को अवशिष्ट ऑफ़सेट त्रुटि को समाप्त करने के लिए समय के साथ त्रुटि को एकीकृत करके “I” घटक उत्पन्न करने के लिए नियंत्रक आउटपुट।

कुछ प्रणालियों में हेरफेरेटेड वेरिएबल (एमवी) की सीमा के लिए व्यावहारिक सीमाएं होती हैं। उदाहरण के लिए, एक हीटर बंद या पूरी तरह से चालू हो सकता है, या वाल्व बंद या पूरी तरह से खुला हो सकता है। लाभ के समायोजन एक साथ त्रुटि मानों की सीमा को बदलते हैं जिन पर एमवी इन सीमाओं के बीच है। इस सीमा की चौड़ाई, त्रुटि परिवर्तक की इकाइयों और इसलिए पीवी के अनुपात में आनुपातिक बैंड (पीबी) कहा जाता है जो आनुपातिक लाभ के विपरीत है। जबकि लाभ गणितीय उपचार में उपयोगी है, आनुपातिक बैंड अक्सर व्यावहारिक स्थितियों में संदर्भित किया जाता है।

फर्नेस उदाहरण
एक औद्योगिक भट्ठी के तापमान को नियंत्रित करते समय, आमतौर पर भट्ठी की वर्तमान जरूरतों के अनुपात में ईंधन वाल्व के उद्घाटन को नियंत्रित करना बेहतर होता है। यह थर्मल झटके से बचने में मदद करता है और गर्मी को अधिक प्रभावी ढंग से लागू करता है।

कम लाभ पर, त्रुटियों का पता चला होने पर केवल एक छोटी सुधारात्मक क्रिया लागू होती है। प्रणाली सुरक्षित और स्थिर हो सकती है, लेकिन बदलती स्थितियों के जवाब में सुस्त हो सकती है। अपेक्षाकृत लंबी अवधि के लिए त्रुटियां अनिश्चित रहेंगी और सिस्टम अतिदेय हो जाएगा। यदि आनुपातिक लाभ बढ़ जाता है, तो ऐसे सिस्टम अधिक प्रतिक्रियाशील हो जाते हैं और त्रुटियों को और अधिक तेज़ी से निपटाया जाता है। लाभ प्रणाली के लिए एक इष्टतम मूल्य है जब समग्र प्रणाली को गंभीर रूप से डंप किया जाता है। इस बिंदु से परे लूप लाभ में वृद्धि पीवी में उत्तेजना का कारण बनती है और ऐसी प्रणाली कम हो जाती है।

Underdamped
फर्नेस उदाहरण में, मान लीजिए कि तापमान एक सेटपॉइंट की ओर बढ़ रहा है, कहें, स्थिर ऊर्जा के लिए 50% उपलब्ध बिजली की आवश्यकता होगी। कम तापमान पर, 100% उपलब्ध बिजली लागू होती है। जब प्रक्रिया मान (पीवी) भीतर है, तो एसपी के 10 डिग्री कहते हैं गर्मी इनपुट आनुपातिक नियंत्रक द्वारा कम किया जाना शुरू होता है। यह 20 डिग्री आनुपातिक बैंड (पीबी) से पूर्ण रूप से कोई पावर इनपुट नहीं है, समान रूप से सेटपॉइंट मान के चारों ओर फैलता है। सेटपॉइंट पर नियंत्रक आवश्यकतानुसार 50% शक्ति लागू करेगा, लेकिन हीटर उप-प्रणाली के भीतर और गर्मी की दीवारों में संग्रहीत गर्मी भंग कर दिया जाएगा जो मापने वाले तापमान को आवश्यकतानुसार बढ़ता रहेगा। एसपी से ऊपर 10 डिग्री पर, हम आनुपातिक बैंड (पीबी) के शीर्ष तक पहुंचते हैं और कोई शक्ति लागू नहीं होती है, लेकिन तापमान गिरने से पहले भी आगे बढ़ना जारी रख सकता है। आखिरकार पीवी पीबी में वापस आ जाता है, गर्मी फिर से लागू होती है, लेकिन अब हीटर और फर्नेस की दीवारें बहुत अच्छी होती हैं और तापमान गिरने से पहले तापमान बहुत कम हो जाता है, ताकि आवेश जारी रहे।

तापमान की कमी जो अंडरएम्पड फर्नेस कंट्रोल सिस्टम पैदा करती है, कई कारणों से अस्वीकार्य है, जिसमें ईंधन और समय के कचरे (प्रत्येक आवेश चक्र में कई मिनट लग सकते हैं), साथ ही फर्नेस और इसकी सामग्री दोनों को गंभीरता से अत्यधिक करने की संभावना भी शामिल है।

Overdamped
मान लीजिए कि नियंत्रण प्रणाली का लाभ बहुत कम हो गया है और इसे पुनरारंभ किया गया है। जैसे-जैसे तापमान आता है, एसपी (ए 60 डिग्री आनुपातिक बैंड (पीबी) के नीचे 30 डिग्री सेल्सियस कहें), गर्मी इनपुट कम होना शुरू होता है, भट्टी के हीटिंग की दर में धीमा होने का समय होता है, क्योंकि गर्मी अभी भी आगे है कम हो गया, अंततः इसे सेटपॉइंट तक लाया गया, जैसे 50% पावर इनपुट तक पहुंच गया है और फर्नेस आवश्यकतानुसार परिचालन कर रहा है। कुछ बर्बाद समय था जबकि फर्नेस अपने अंतिम तापमान पर केवल 52% का उपयोग करके 51% उपलब्ध बिजली का उपयोग कर रहा था, लेकिन कम से कम कोई नुकसान नहीं हुआ था। सावधानी से लाभ बढ़ाना (यानी पीबी की चौड़ाई को कम करना) इस अतिसंवेदनशील और आलसी व्यवहार को तब तक सुधार किया जा सकता है जब तक कि इस एसपी तापमान के लिए सिस्टम को गंभीर रूप से डंप नहीं किया जाता है। ऐसा करने से नियंत्रण प्रणाली ‘ट्यूनिंग’ के रूप में जाना जाता है। एक अच्छी तरह से ट्यूनेड आनुपातिक भट्ठी तापमान नियंत्रण प्रणाली आम तौर पर ऑन-ऑफ नियंत्रण से अधिक प्रभावी होगी, लेकिन भट्ठी कुशल मैनुअल नियंत्रण के तहत भट्ठी की तुलना में अधिक धीरे-धीरे प्रतिक्रिया देगी।

पीआईडी ​​नियंत्रण
आलसी से बचने के लिए सुस्त प्रदर्शन के अलावा, आनुपातिक-केवल नियंत्रण के साथ एक और समस्या यह है कि बिजली अनुप्रयोग हमेशा त्रुटि के प्रत्यक्ष अनुपात में होता है। ऊपर दिए गए उदाहरण में हमने माना कि सेट तापमान 50% शक्ति के साथ बनाए रखा जा सकता है। क्या होता है यदि फर्नेस को एक अलग अनुप्रयोग में जरूरी है जहां उच्च सेट तापमान को बनाए रखने के लिए 80% शक्ति की आवश्यकता होगी? अगर लाभ अंततः 50 डिग्री पीबी पर सेट किया गया था, तो 80% बिजली लागू नहीं की जाएगी जब तक कि भट्ठी सेटपॉइंट से 15 डिग्री नीचे न हो, इसलिए इस अन्य अनुप्रयोग के लिए ऑपरेटरों को सेटपॉइंट तापमान 15 डिग्री से अधिक सेट करने के लिए हमेशा याद रखना होगा वास्तव में जरूरत है। यह 15 डिग्री आंकड़ा पूरी तरह स्थिर नहीं है: यह आस-पास के परिवेश के तापमान पर निर्भर करेगा, साथ ही अन्य कारक जो भट्ठी के भीतर गर्मी की कमी या अवशोषण को प्रभावित करते हैं।

इन दो समस्याओं को हल करने के लिए, कई प्रतिक्रिया नियंत्रण योजनाओं में प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए गणितीय एक्सटेंशन शामिल हैं। सबसे आम एक्सटेंशन आनुपातिक-अभिन्न-व्युत्पन्न नियंत्रण, या पीआईडी ​​नियंत्रण का कारण बनता है।

व्युत्पन्न कार्रवाई
व्युत्पन्न भाग समय के साथ त्रुटि की दर में परिवर्तन से संबंधित है: यदि मापा चर सेटपॉइंट को तेजी से पहुंचता है, तो एक्ट्यूएटर को जल्दी से आवश्यक स्तर तक तट पर जाने की अनुमति देने के लिए समर्थित किया जाता है; इसके विपरीत यदि मापे गए मान सेटपॉइंट से तेज़ी से आगे बढ़ने लगते हैं, तो अतिरिक्त प्रयास लागू होता है-उस रैपिडिटी के अनुपात में-इसे बनाए रखने की कोशिश करने के लिए।

व्युत्पन्न कार्रवाई एक नियंत्रण प्रणाली को अधिक बुद्धिमानी से व्यवहार करती है। एक भट्ठी के तापमान की ट्यूनिंग जैसे नियंत्रण प्रणाली पर, या शायद एक चलती गाड़ी पर बंदूक या कैमरे जैसी भारी वस्तु का गति नियंत्रण, एक अच्छी तरह से ट्यून किए गए पीआईडी ​​नियंत्रक की व्युत्पन्न क्रिया इसे पहुंचने और बनाए रखने की अनुमति दे सकती है सबसे कुशल मानव ऑपरेटरों की तुलना में एक सेटपॉइंट बेहतर हो सकता है।

यदि व्युत्पन्न कार्रवाई अधिक लागू होती है, तो यह भी उत्तेजना का कारण बन सकती है। एक उदाहरण एक पीवी होगा जो एसपी की तरफ तेजी से बढ़ेगा, फिर जल्दी रुक गया और फिर से आगे बढ़ने से पहले सेटपॉइंट से “शर्मीला” लग रहा था।

इंटीग्रल एक्शन
अभिन्न शब्द लंबी अवधि की स्थिर-राज्य त्रुटियों के प्रभाव को बढ़ाता है, जब तक कि वे शून्य तक कम नहीं हो जाते, लगातार बढ़ते प्रयास को लागू करते हैं। विभिन्न तापमान पर काम करने के ऊपर भट्टी के उदाहरण में, अगर गर्मी लागू की जाती है तो फर्नेस को सेटपॉइंट तक नहीं लाया जाता है, किसी भी कारण से, अभिन्न क्रिया तेजी से सेटपॉइंट के सापेक्ष आनुपातिक बैंड को ले जाती है जब तक कि पीवी त्रुटि शून्य हो जाती है और सेटपॉइंट हासिल किया जाता है।

% प्रति मिनट रैंप करें
कुछ नियंत्रकों में “प्रति मिनट% रैंप” को सीमित करने का विकल्प शामिल है। यह विकल्प छोटे बॉयलर (3 एमबीटीयूएच) को स्थिर करने में विशेष रूप से गर्मियों के दौरान हल्के भार के दौरान बहुत उपयोगी हो सकता है। एक उपयोगिता बॉयलर “इकाई को 5% प्रति मिनट (आईईए कोयला ऑनलाइन – 2, 2007) की दर से लोड बदलने की आवश्यकता हो सकती है”।

अन्य तकनीकें
पीवी या त्रुटि संकेत फ़िल्टर करना संभव है। ऐसा करने से अस्थिरता या आवेश को कम करने में मदद के लिए सिस्टम की प्रतिक्रिया को अवांछनीय आवृत्तियों में कम किया जा सकता है। कुछ फीडबैक सिस्टम केवल एक आवृत्ति पर आ जाएंगे। उस आवृत्ति को फ़िल्टर करके, अधिक “कठोर” प्रतिक्रिया लागू की जा सकती है, जिससे प्रणाली को अलग-अलग हिलाए बिना सिस्टम को और अधिक उत्तरदायी बना दिया जाता है।

प्रतिक्रिया प्रणाली को जोड़ा जा सकता है। कैस्केड नियंत्रण में, एक नियंत्रण पाश एक निर्धारित बिंदु के लिए एक मापा चर के लिए नियंत्रण एल्गोरिदम लागू करता है, लेकिन फिर प्रक्रिया चर को प्रभावित करने के बजाय सीधे एक अन्य नियंत्रण लूप को एक अलग सेटपॉइंट प्रदान करता है। यदि किसी सिस्टम में नियंत्रित होने के लिए कई अलग-अलग मापा चर होते हैं, तो उनमें से प्रत्येक के लिए अलग नियंत्रण प्रणाली मौजूद होगी।

कई अनुप्रयोगों में नियंत्रण इंजीनियरिंग नियंत्रण प्रणाली उत्पन्न करता है जो पीआईडी ​​नियंत्रण से अधिक जटिल हैं। ऐसे क्षेत्रों के उदाहरणों में फ्लाई-बाय-वायर एयरक्राफ्ट कंट्रोल सिस्टम, रासायनिक संयंत्र और तेल रिफाइनरियां शामिल हैं। मॉडल पूर्वानुमानित नियंत्रण प्रणाली को नियंत्रित करने के लिए सिस्टम के विशेष कंप्यूटर-एडेड-डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर और अनुभवजन्य गणितीय मॉडल का उपयोग करके डिज़ाइन किया गया है।

पीआईडी ​​और तर्क नियंत्रण की हाइब्रिड प्रणाली का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एक रैखिक नियंत्रक से आउटपुट उदाहरण के लिए तर्क द्वारा interlocked किया जा सकता है।

अस्पष्ट तर्क
अस्पष्ट तर्क जटिल निरंतर अलग-अलग प्रणालियों के नियंत्रण में तर्क नियंत्रकों के आसान डिज़ाइन को लागू करने का प्रयास है। असल में, एक अस्पष्ट तर्क प्रणाली में एक माप आंशिक रूप से सच हो सकता है, यह है कि यदि हाँ 1 है और 0 नहीं है, तो एक अस्पष्ट माप 0 और 1 के बीच हो सकता है।

सिस्टम के नियम प्राकृतिक भाषा में लिखे गए हैं और अस्पष्ट तर्क में अनुवादित हैं। उदाहरण के लिए, फर्नेस के लिए डिज़ाइन शुरू होगा: “यदि तापमान बहुत अधिक है, तो ईंधन को भट्ठी में कम करें। अगर तापमान बहुत कम है, तो भट्ठी को ईंधन बढ़ाएं।”

वास्तविक दुनिया से माप (जैसे कि भट्ठी के तापमान) को 0 और 1 के बीच मानों में परिवर्तित किया जाता है, जहां वे त्रिकोण पर गिरते हैं। आमतौर पर, त्रिकोण की नोक अधिकतम संभव मूल्य है जो 1 तक अनुवाद करती है।

फ़ज़ी लॉजिक, फिर, बूलियन तर्क को अंकगणित करने के लिए संशोधित करता है। आम तौर पर “नहीं” ऑपरेशन “आउटपुट = 1 – इनपुट,” “और” ऑपरेशन “आउटपुट = इनपुट .1 इनपुट 2 से गुणा किया जाता है,” और “या” है “आउटपुट = 1 – ((1 – इनपुट। 1) गुणा (1 – इनपुट 2)) “। यूनिट अंतराल [0,1] में रेंज करने की अनुमति के बजाय मूल्य 0 और 1 तक सीमित होने पर यह बूलियन अंकगणित को कम कर देता है।

अंतिम चरण एक आउटपुट “defuzzify” है। असल में, अस्पष्ट गणना शून्य और एक के बीच एक मूल्य बनाती है। उस नंबर का उपयोग उस रेखा पर एक मूल्य का चयन करने के लिए किया जाता है, जिसकी ढलान और ऊंचाई फ़ज़ी मूल्य को वास्तविक-वास्तविक आउटपुट नंबर में परिवर्तित करती है। संख्या तब असली मशीनरी को नियंत्रित करती है।

यदि त्रिकोण सही ढंग से परिभाषित किए जाते हैं और नियम सही होते हैं तो परिणाम एक अच्छा नियंत्रण प्रणाली हो सकता है।

जब एक मजबूत अस्पष्ट डिजाइन को एक एकल, त्वरित गणना में कम किया जाता है, तो यह पारंपरिक प्रतिक्रिया लूप समाधान जैसा दिखता है और ऐसा लगता है कि अस्पष्ट डिजाइन अनावश्यक था। हालांकि, अस्पष्ट तर्क प्रतिमान बड़े नियंत्रण प्रणालियों के लिए स्केलेबिलिटी प्रदान कर सकता है जहां परंपरागत तरीकों को प्राप्त करने के लिए अनावश्यक या महंगा हो जाता है।

फ़ज़ी इलेक्ट्रॉनिक्स एक इलेक्ट्रॉनिक तकनीक है जो डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक्स में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले दो-मूल्य तर्क के बजाय अस्पष्ट तर्क का उपयोग करती है।

शारीरिक कार्यान्वयन
कार्यान्वयन की सीमा कॉम्पैक्ट नियंत्रकों से अक्सर एक विशेष मशीन या डिवाइस के लिए समर्पित सॉफ्टवेयर के साथ, औद्योगिक प्रक्रिया नियंत्रण के लिए वितरित नियंत्रण प्रणाली के लिए होती है।

तर्क प्रणाली और प्रतिक्रिया नियंत्रक आमतौर पर प्रोग्राम करने योग्य तर्क नियंत्रकों के साथ लागू होते हैं।