Diferenciālais proporcionālais-integrālais kontrolieris ir ierīce, kas tiek uzstādīta automatizētās sistēmās, lai uzturētu noteiktu parametru, kas spēj mainīties.
No pirmā acu uzmetiena viss ir mulsinoši, bet PID kontroli var izskaidrot arī manekeniem, t.i. cilvēki, kuri ne visai labi pārzina elektroniskās sistēmas un ierīces.
Saturs
Kas ir PID kontrolieris?
PID regulators ir vadības cilpā iebūvēta ierīce ar obligātu atgriezenisko saiti. Tas ir paredzēts, lai uzturētu iestatītos uzdoto punktu līmeņus, piemēram, gaisa temperatūru.
Ierīce piegādā vadības ierīcei vadības vai izejas signālu, pamatojoties uz datiem, kas saņemti no sensoriem vai sensoriem. Kontrolieriem ir augsts pārejas procesu precizitātes līmenis un uzdevuma kvalitāte.
Trīs PID regulatora koeficienti un darbības princips
PID regulatora uzdevums ir nodrošināt izejas signālu par jaudas daudzumu, kas nepieciešams, lai kontrolētu mainīgo noteiktā līmenī. Rādītāja aprēķināšanai tiek izmantota sarežģīta matemātiskā formula, kas ietver 3 koeficientus - proporcionālo, integrālo, diferenciālo.
Ņemsim par regulēšanas objektu trauku ar ūdeni, kurā nepieciešams uzturēt temperatūru noteiktā līmenī, regulējot vārsta atvēršanas pakāpi ar tvaiku.
Proporcionālā komponente parādās brīdī, kad nesakrīt ar ievades datiem. Vienkāršiem vārdiem sakot, tas izklausās šādi - tiek ņemta starpība starp faktisko temperatūru un vēlamo temperatūru, reizināta ar regulējamu koeficientu un tiek iegūts izejas signāls, kas jāpieliek vārstam. Tie. tiklīdz grādi nokrīt, sākas sildīšanas process, tie paceļas virs vēlamās atzīmes - izslēdzas vai pat atdziest.
Pēc tam nāk neatņemama sastāvdaļa, kas paredzēta, lai kompensētu vides ietekmi vai citas traucējošas ietekmes uz mūsu temperatūras uzturēšanu noteiktā līmenī. Tā kā vienmēr ir papildu faktori, kas ietekmē vadāmās ierīces, skaitlis jau mainās laikā, kad tiek saņemti dati, lai aprēķinātu proporcionālo komponentu. Un jo lielāka ir ārējā ietekme, jo spēcīgākas rodas indikatora svārstības. Rodas jaudas pārspriegums.
Integrālais komponents mēģina, pamatojoties uz iepriekšējām temperatūras vērtībām, atgriezt savu vērtību, ja tā ir mainījusies. Sīkāk process ir aprakstīts tālāk esošajā videoklipā.
Un tad regulatora izejas signāls atbilstoši koeficientam tiek pielietots, lai paaugstinātu vai pazeminātu temperatūru. Laika gaitā tiek izvēlēta vērtība, kas kompensē ārējos faktorus, un lēcieni pazūd.
Integrāli izmanto, lai novērstu kļūdas, aprēķinot statisko kļūdu. Galvenais šajā procesā ir izvēlēties pareizo koeficientu, pretējā gadījumā kļūda (neatbilstība) ietekmēs arī neatņemamo komponentu.
Trešā PID sastāvdaļa ir diferenciators. Tas ir paredzēts, lai kompensētu aizkaves ietekmi, kas rodas starp ietekmi uz sistēmu un atgriezenisko saiti. Proporcionālais regulators piegādā strāvu, līdz temperatūra sasniedz vēlamo līmeni, bet, informācijai pārejot uz ierīci, it īpaši pie lielām vērtībām, vienmēr rodas kļūdas. Tas var izraisīt pārkaršanu. Diferenciālis prognozē novirzes, ko izraisa kavēšanās vai vides ietekme, un jau iepriekš samazina piegādāto jaudu.
PID kontrollera regulēšana
PID kontrollera regulēšana tiek veikta ar 2 metodēm:
- Sintēze ietver parametru aprēķinu, pamatojoties uz sistēmas modeli. Šis iestatījums ir precīzs, bet prasa dziļas zināšanas par automātiskās vadības teoriju. Tas ir pakļauts tikai inženieriem un zinātniekiem. Tā kā ir nepieciešams noņemt patēriņa raksturlielumus un veikt virkni aprēķinu.
- Manuālās metodes pamatā ir izmēģinājumi un kļūdas. Lai to izdarītu, par pamatu tiek ņemti jau pabeigtas sistēmas dati, tiek veiktas dažas korekcijas vienam vai vairākiem regulatora koeficientiem. Pēc ieslēgšanas un gala rezultāta novērošanas parametri tiek mainīti pareizajā virzienā. Un tā tālāk, līdz tiek sasniegts vēlamais veiktspējas līmenis.
Teorētiskā analīzes un regulēšanas metode praksē tiek izmantota reti, kas ir saistīts ar vadības objekta īpašību nezināšanu un iespējamo traucējošo ietekmju kopumu. Vairāk izplatītas ir eksperimentālās metodes, kuru pamatā ir sistēmas uzraudzība.
Mūsdienu automatizētie procesi tiek ieviesti kā specializēti moduļi regulatora koeficientu pielāgošanas programmu vadībā.
PID regulatora mērķis
PID regulators ir paredzēts, lai uzturētu noteiktu vērtību vajadzīgajā līmenī - temperatūru, spiedienu, līmeni tvertnē, plūsmu cauruļvadā, kaut kā koncentrāciju utt., mainot vadības darbību uz izpildmehānismiem, piemēram, automātiskajiem vadības vārstiem, tā iestatīšanai izmantojot proporcionālus, integrējošus, diferencējošus lielumus.
Lietošanas mērķis ir iegūt precīzu vadības signālu, kas spēj vadīt lielas nozares un pat spēkstaciju reaktorus.
Temperatūras kontroles piemērs
Bieži vien temperatūras regulēšanai tiek izmantoti PID regulatori, ņemsim vienkāršu piemēru ūdens sildīšanai tvertnē un apsvērsim šo automātisko procesu.
Tvertnē ielej šķidrumu, kas jāuzsilda līdz vajadzīgajai temperatūrai un jāuztur noteiktā līmenī. Tvertnes iekšpusē ir uzstādīts temperatūras sensors - termopāri vai pretestības termometrs un ir tieši savienots ar PID regulatoru.
Lai uzsildītu šķidrumu, mēs piegādāsim tvaiku, kā parādīts attēlā zemāk, ar automātisko vadības vārstu. Pats vārsts saņem signālu no regulatora.Operators PID regulatorā ievada temperatūras uzdotās vērtības vērtību, kas jāuztur tvertnē.
Ja regulatora koeficienti nav iestatīti pareizi, notiek ūdens temperatūras lēcieni, kad vārsts ir pilnībā atvērts vai pilnībā aizvērts. Šajā gadījumā ir jāaprēķina PID regulatora koeficienti un tie jāievada atkārtoti. Ja viss ir izdarīts pareizi, pēc neilga laika sistēma izlīdzinās procesu un temperatūra tvertnē tiks uzturēta noteiktā līmenī, savukārt vadības vārsta atvēršanas pakāpe būs vidējā stāvoklī.
Līdzīgi raksti:
