Ang differential proportional-integral controller ay isang device na naka-install sa mga automated system upang mapanatili ang isang ibinigay na parameter na may kakayahang magbago.
Sa unang sulyap, ang lahat ay nakakalito, ngunit ang kontrol ng PID ay maaari ding ipaliwanag para sa mga dummies, i.e. mga taong hindi masyadong pamilyar sa mga electronic system at device.
Nilalaman
Ano ang isang PID controller?
Ang PID controller ay isang device na nakapaloob sa control loop na may mandatoryong feedback. Ito ay dinisenyo upang mapanatili ang mga nakatakdang antas ng mga setpoint, gaya ng temperatura ng hangin.
Nagbibigay ang device ng control o output signal sa control device, batay sa data na natanggap mula sa mga sensor o sensor. Ang mga controller ay may mataas na rate ng katumpakan ng mga lumilipas na proseso at ang kalidad ng gawain.
Tatlong coefficient ng PID controller at ang prinsipyo ng operasyon
Ang trabaho ng PID controller ay magbigay ng output signal ng dami ng power na kailangan para mapanatili ang kinokontrol na variable sa isang partikular na antas. Upang makalkula ang tagapagpahiwatig, ginagamit ang isang kumplikadong formula ng matematika, na kinabibilangan ng 3 coefficient - proporsyonal, integral, kaugalian.
Kunin natin bilang isang bagay ng regulasyon ang isang lalagyan na may tubig, kung saan kinakailangan upang mapanatili ang temperatura sa isang naibigay na antas sa pamamagitan ng pagsasaayos ng antas ng pagbubukas ng balbula na may singaw.
Ang proporsyonal na bahagi ay lilitaw sa sandali ng hindi pagkakasundo sa input data. Sa simpleng salita, ganito ang tunog - ang pagkakaiba sa pagitan ng aktwal na temperatura at ang nais na temperatura ay kinuha, na pinarami ng isang adjustable coefficient at isang output signal ay nakuha, na dapat ilapat sa balbula. Yung. sa sandaling bumagsak ang mga degree, nagsisimula ang proseso ng pag-init, tumaas sila sa itaas ng nais na marka - lumiliko ito o kahit na lumalamig.
Pagkatapos ay darating ang mahalagang bahagi, na idinisenyo upang mabayaran ang epekto ng kapaligiran o iba pang nakakagambalang mga impluwensya sa pagpapanatili ng ating temperatura sa isang partikular na antas. Dahil palaging may mga karagdagang salik na nakakaapekto sa mga device na kinokontrol, nagbabago na ang figure sa oras na matanggap ang data upang kalkulahin ang proporsyonal na bahagi. At mas malaki ang panlabas na impluwensya, mas malakas ang pagbabagu-bago ng indicator na nangyayari. Nagaganap ang mga power surges.
Sinusubukan ng integral component, batay sa mga nakaraang halaga ng temperatura, na ibalik ang halaga nito kung nagbago ito. Ang proseso ay inilarawan nang mas detalyado sa video sa ibaba.
At pagkatapos ay ang output signal ng regulator, ayon sa koepisyent, ay inilapat upang taasan o bawasan ang temperatura. Sa paglipas ng panahon, ang halaga na nagbabayad para sa mga panlabas na salik ay napili, at ang mga pagtalon ay nawawala.
Ang integral ay ginagamit upang alisin ang mga error sa pamamagitan ng pagkalkula ng static na error. Ang pangunahing bagay sa prosesong ito ay ang piliin ang tamang koepisyent, kung hindi man ang error (mismatch) ay makakaapekto rin sa integral component.
Ang ikatlong bahagi ng PID ay ang differentiator. Ito ay idinisenyo upang mabayaran ang impluwensya ng mga pagkaantala na nangyayari sa pagitan ng epekto sa system at ng feedback. Ang proporsyonal na controller ay nagbibigay ng kapangyarihan hanggang sa maabot ng temperatura ang nais na antas, ngunit kapag ang impormasyon ay pumasa sa device, lalo na sa malalaking halaga, palaging nangyayari ang mga error. Ito ay maaaring humantong sa sobrang init. Ang kaugalian ay hinuhulaan ang mga paglihis na dulot ng mga pagkaantala o mga impluwensya sa kapaligiran at binabawasan ang ibinibigay na kapangyarihan nang maaga.
Pag-tune ng PID controller
Ang pag-tune ng PID controller ay isinasagawa sa pamamagitan ng 2 pamamaraan:
- Ang synthesis ay nagpapahiwatig ng pagkalkula ng mga parameter batay sa modelo ng system. Ang setting na ito ay tumpak, ngunit nangangailangan ng malalim na kaalaman sa teorya ng awtomatikong kontrol. Ito ay napapailalim lamang sa mga inhinyero at siyentipiko. Dahil ito ay kinakailangan upang alisin ang mga katangian ng pagkonsumo at gumawa ng isang bungkos ng mga kalkulasyon.
- Ang manu-manong pamamaraan ay batay sa pagsubok at pagkakamali. Upang gawin ito, ang data ng isang tapos na sistema ay kinuha bilang batayan, ang ilang mga pagsasaayos ay ginawa sa isa o higit pang mga coefficient ng regulator. Matapos i-on at obserbahan ang huling resulta, ang mga parameter ay binago sa tamang direksyon. At iba pa hanggang sa maabot ang nais na antas ng pagganap.
Ang teoretikal na paraan ng pagsusuri at pag-tune ay bihirang ginagamit sa pagsasanay, na dahil sa kamangmangan sa mga katangian ng control object at isang grupo ng mga posibleng nakakagambalang impluwensya. Ang mga pang-eksperimentong pamamaraan batay sa pagsubaybay sa system ay mas karaniwan.
Ang mga modernong awtomatikong proseso ay ipinatupad bilang mga dalubhasang module sa ilalim ng kontrol ng mga programa para sa pagsasaayos ng mga koepisyent ng regulator.
Layunin ng PID controller
Ang PID controller ay idinisenyo upang mapanatili ang isang tiyak na halaga sa kinakailangang antas - temperatura, presyon, antas sa isang tangke, daloy sa isang pipeline, konsentrasyon ng isang bagay, atbp., sa pamamagitan ng pagbabago ng kontrol na aksyon sa mga actuator, tulad ng mga awtomatikong control valve, gamit ang isang proporsyonal, pagsasama-sama, pagkakaiba-iba ng mga dami para sa setting nito.
Ang layunin ng paggamit ay upang makakuha ng tumpak na signal ng kontrol na kayang kontrolin ang malalaking industriya at maging ang mga power plant reactor.
Halimbawa ng pagkontrol sa temperatura
Kadalasan ang mga PID controller ay ginagamit upang kontrolin ang temperatura, kumuha tayo ng isang simpleng halimbawa ng pagpainit ng tubig sa isang tangke at isaalang-alang ang awtomatikong prosesong ito.
Ang isang likido ay ibinuhos sa lalagyan, na dapat na pinainit sa nais na temperatura at mapanatili sa isang naibigay na antas. Ang isang sensor ng temperatura ay naka-install sa loob ng tangke - thermocouple o thermometer ng paglaban at direktang konektado sa PID controller.
Upang mapainit ang likido, magbibigay kami ng singaw, tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba, na may awtomatikong control valve. Ang balbula mismo ay tumatanggap ng isang senyas mula sa regulator.Ipinapasok ng operator ang halaga ng setpoint ng temperatura sa PID controller, na dapat mapanatili sa tangke.
Kung ang mga koepisyent ng controller ay hindi naitakda nang tama, ang mga pagtaas ng temperatura ng tubig ay magaganap, kung saan ang balbula ay maaaring ganap na bukas o ganap na sarado. Sa kasong ito, kinakailangan upang kalkulahin ang mga koepisyent ng PID controller at muling ipasok ang mga ito. Kung ang lahat ay tapos na nang tama, pagkatapos ng isang maikling panahon, ang sistema ay maglalabas ng proseso at ang temperatura sa tangke ay mananatili sa isang naibigay na antas, habang ang antas ng pagbubukas ng control valve ay nasa gitnang posisyon.
Mga katulad na artikulo:
