مقایسه کنترل تناسبی-انتگرالی-مشتقی (PID) و کنترل پیش بین مدل

مقایسه کنترل تناسبی-انتگرالی-مشتقی (PID) و کنترل پیش بین مدل:
کنترل پیش بین مدل (Model Predictive Control)، یک کنترل کننده پیشرفته برای کنترل فرآیندهای صنعتی است که در آن می توان قیدهای فیزیکی حاکم بر سیستم را در هنگام طراحی در نظر گرفت.

مزیت دیگر کنترل پیش بین مدل این است که این کنترل کننده در واقع همان کنترل بهینه است، اما به صورت بلادرنگ (Real-time) و آنلاین بهینه سازی آن انجام می شود.

در کنترل پیش بین مدل سیگنال کنترلی همواره از طریق حل یک مسئله بهینه سازی مقید حاصل می شود.

تابع هزینه مسئله بهینه سازی، بسته به نوع پلانت می تواند انرژی مصرفی، سوخت مصرفی، انرژی خطای ردیابی و… باشد.

برای درک بهتر عملکرد کنترل پیش بین مدل بهتر است که مقایسه ای بین کنترل کننده رایج تناسبی-انتگرالی-مشتقی PID و کنترل پیش بین مدل به منظور کنترل سرعت یک موتور جریان مستقیم 12 ولت داشته باشیم.

در هنگام طراحی پارامترهای کنترل کننده PI ما فقط مشخصه های حوزه فرکانس یا زمان (مانند درصد بالازدگی، زمان نشست، پهنای باند و…) را در نظر می گیریم و کاری به انرژی مصرفی سیستم کنترل نداریم.

اما به دلیل این که موتور 12 ولت است، نباید ولتاژی بیشتر از آن را به موتور اعمال کنیم، چون ممکن است موتور بسوزد.

پس سیگنال کنترلی باید کوچک تر از 12 ولت باشد که این قید را نمی توان در تنظیم پارامترهای کنترل کننده PI در نظر گرفت.

از طرف دیگر، مسائل انرژی مصرفی و قیدهای مربوط به سیگنال های کنترلی و حتی خود حالت های سیستم را می توان در کنترل پیش بین مدل در نظر گرفت.

برای مثال می توان کنترل کننده ای طراحی کرد که سیگنال کنترلی کمتر از 12 ولت باشد، سرعت موتور هیچ وقت بزرگ تر از 1000 دور بر دقیقه نشود و همزمان با برآورده شدن این قیدها انرژی مصرفی موتور نیز حداقل شود.