On-Off (Bang-Bang) Seviye Kontrol Simülatörü
Önünüzde yine basit bir tank var: üstten valfle besliyoruz, alttan yerçekimiyle deşarj ediyoruz. Ama bu sefer hile yok, zarif bir formül yok: valfin yalnızca iki hâli var — tam açık ya da tam kapalı. Buna saha dilinde on-off (akademide bang-bang) denir: çayı ısıtan termostat, termostatik radyatör vanası, buzdolabı kompresörü — hepsi budur.
Mantık iki eşikle çalışır: seviye alt bandın altına düşünce valf açılır,üst bandın üzerine çıkınca kapanır. İki çizgi arasında ne olursa olsun valfönceki hâlinde kalır — buna histeresiz denir ve neden tek eşik yetmediğini aşağıda çalışarak göreceksiniz. Deneme sırası: önce bant çizgilerini yakınlaştırıp valfin ne kadar "çalışmaya" başladını sayın, sonra Rafsel'e basın ve salınımın orasının değiştiğini, bantta seviyenin sabit kaldığını izleyin.
On-off'ın üç kuralı — kimsenin bilmediğini varsayarak
Bu simülatörün asıl derdi PID'e köprü kurmak: önce on-off'ın neden salındığını hissedersiniz, sonra PID simülatöründe aynı tankta "yarım emir" vermeyi denersiniz. İki sayfa birlikte okunduğunda "PID neden var?" sorusunun cevabı kendiliğinden çıkar.
Valf "az aç" diye bir emir almaz: ya %100 ya %0. Seviye alt bandın altında → tam aç, üst bandın üstünde → tam kapat, arada → hiçbir şey yapma. Sonuç: seviye tek bir noktada oturmaz, iki eşik arasında dolaşır. Kontrol "hedefte tutma" değil, "bantta tutma"dır.
Açma-kapama aynı eşiğe (mesela 50) bağlansaydı, ölçüm gürültüsü valfi eşiğin üstünde-altında her saniye kopardırırdı: valf bir günde yorulurdu. İki eşik arası bant, seviyeye nefes alanı bırakır — eşiklerde zıplama yok. Ama bant genişse seviye çok savrulur, dar ise valf çok çalışır. İki kusura aynı anda mahkûmsunuz; arada bir denge seçersiniz.
Seviye asla durmaz, bantta oraya buraya gider — bu "chatter" denen şey sanayide valf aşınması, pompa yorulması, ölçüm aletinin gürültüye boğulması demektir. PID'in yaptığı tam olarak buna merhemdir: on-off yerine orantılı emir verir — hata büyükse valf çok açar, hata küçüldükçe emri de küçültür, seviyeyi tek noktada (bantta değil) oturtur. Aşağıdaki tankı PID simülatöründe deneyin; farkı grafikten kaçırmazsınız.
Grafikte mavi çizgi seviye (PV), kesikli turuncu çizgiler alt/üst bant, gri çizgi valf emri (0–100 arası sıçrayan basamak). Bant slider'larını oynatın: bant daralınca gri çizginin basamaklarının sıklığı artar — valf her basamakta bir kez aşınır.
Seviye + bant + valf — son 40 sn
PV=0.0 · BANT=40–60 · VALF=KAPALI · AÇILIŞ=0
Tank boş: seviye alt bandın altında, valf açılıyor — seviyenin iki çizgi arasında salınmaya başlayacağını izleyin.
Rafsel aktif: deşarj +25 %.
Şimdi bakın: bant çizgileri hareket etmedi — on-off'ta dolaşım aralığı bantla sabittir. Değişen şey salınım oranı: deşarj artınca seviye daha çabuk alt banda düşer, valf daha sık açılır (gri basamaklar sıklaştı). PID'de ise aynı rafselden sonra seviye hedefe yeniden oturur — bantta değil, noktada. Sıfırla ile rafselden kurtulun.
Seri notu: bu simülasyonda histeresiz mantığı (alt eşiğin altındaysa SET, üst eşiğin üstündeyse RESET)program tarafında — S7 merdivenindeki gerçek on-off kontrol bloğunun aynısı. Motor, ileri-geri ve yıldız-üçgen simlerinde de program merdiveniyle düşünmüştük; PID simülatöründe ise kontrolör bilinçli olarak süreç tarafındaydı (eğitimi parametre ayarına odaklamak için). Aynı tank, iki simde iki "kim düşünür, kim yürütür" yanıtı verir — bu ayrımı Studio tarafında üyenin kendi programıyla simi sürdüğünde daha keskin hissedeceksiniz.
Kendin de yaz: OPLC Studio
Histeresizi sen yaz: PV alt bantta valf açılır, üstte kapanır, arada önceki hâlde kalır.