Was ist ein adaptiver Controller?
Ein adaptiver Controller bewertet kontinuierlich seine eigene Leistung bei der Regulierung industrieller Prozesse, um bestimmte Ziele zu erreichen, und passt sich an, um diese Ziele besser zu erreichen. Ein Beispiel wäre ein kommerzielles Nahrungsmittelkochverfahren, bei dem die Einhaltung einer genauen Kochtemperatur wesentlich ist, um ein qualitativ hochwertiges Produkt gleichbleibend herzustellen. Schwankungen im verarbeiteten Produkt oder im Verarbeitungsbetrieb selbst beeinträchtigen diese Konsistenz. Eine solche Variabilität kann entweder vorhergesagt oder nicht vorhergesagt werden. Adaptive Steuersysteme wurden entwickelt, um mit einem oder beiden Typen umzugehen.
Es gibt zwei Gruppen von Sollwertregelungen, bei denen der Sollwert oder der gewünschte Betriebswert und die Prozessvariable, der Istwert, verglichen werden, um eine Ausgangsentscheidung zu erhalten. Die erste ist die herkömmliche Ein-Aus-Steuerung, wie sie in Heimthermostaten verwendet wird, bei denen die Wärme entweder ein- oder ausgeschaltet ist. Der zweite Typ ist die Drosselungssteuerung, derselbe Typ, der verwendet wird, um die Geschwindigkeit eines Automobils durch proportionales Aufbringen von mehr oder weniger Leistung durch das Gaspedal zu steuern. Proportional-Integral-Derivative (PID) oder Drei-Modus-Regelung ist der häufigste Algorithmus, der von Prozesssteuerungen verwendet wird, um eine Drosselungsregelungsaktion auszuführen. Kurz gesagt, ein PID-Regler bietet einen sofortigen, langfristigen und vorausschauenden Eingriff, um einen Steueraktuator wie eine Motordrossel so zu manipulieren, dass die Prozessvariable dem gewünschten Sollwert entspricht, und ihn dort zu halten.
Während die ersten Strategien für adaptive Steuerungen für Autopilotsysteme in der Luftfahrt und für frühe Raumfahrzeuge entwickelt wurden, wurde die adaptive Steuerung vor allem in der industriellen Prozesssteuerung und im Transportwesen eingesetzt. Mit dem weit verbreiteten Einsatz von Mikrocomputern hat die adaptive Steuerung auch Eingang in alltägliche verbraucherorientierte Systeme gefunden. Ein Beispiel hierfür ist die Tempomatregelung.
Die Geschwindigkeitsregler erhöhen die PID-Drosselung mit Anpassungen der adaptiven Regleroptimierung. Wenn ein Fahrer die Geschwindigkeitsregelung auf 96,5 km / h einstellt, erfasst das System kontinuierlich die tatsächliche Geschwindigkeit, vergleicht sie mit dem 96,5 km / h-Sollwert und moduliert das Gaspedal, um die Geschwindigkeit beizubehalten. Dieses System ist so konzipiert, dass es gleichmäßig auf ebenem Boden funktioniert.
Wenn dasselbe Auto einen Anhänger schleppt, eine steile Steigung hinauffährt oder einem starken Gegenwind ausgesetzt ist, erfordert das PID-Modell eine aggressivere Abstimmung, damit es bei gleichbleibender tatsächlicher Reisegeschwindigkeit auf sich ändernde Bedingungen immer noch das gleiche relative Ansprechverhalten liefert. Der adaptive Bereich des Reglers würde die Änderung des Ansprechverhaltens erfassen und die PID-Abstimmung aggressiv anpassen, um die Geschwindigkeit konstant zu halten. Dies ist unvorhersehbar, da die Anpassung ausschließlich auf der Systemreaktivität basiert.
Ein adaptiver Regler mit vorhergesagter Variabilität ist vorprogrammiert, um seine PID-Abstimmung mit einer bekannten Variablen zu ändern. Zum Beispiel könnte dieser Typ eines adaptiven Reglers in einer Heizungsregelung in einem industriellen Prozess verwendet werden, der normalerweise und vorhersagbar an einem Punkt während seines Laufs exotherm wird. Adaptive Steuerungen helfen Industrie-, Transport- und Verbrauchersystemen, die Variabilität in all ihren Formen zu bewältigen.