Un controler diferenţial proporţional-integral este un dispozitiv care este instalat în sisteme automate pentru a menţine un parametru dat care este capabil să se modifice.
La prima vedere, totul este confuz, dar controlul PID poate fi explicat și pentru manechine, adică. oameni care nu sunt foarte familiarizați cu sistemele și dispozitivele electronice.
Conţinut
Ce este un controler PID?
Controlerul PID este un dispozitiv încorporat în bucla de control cu feedback obligatoriu. Este conceput pentru a menține nivelurile stabilite ale punctelor de referință, cum ar fi temperatura aerului.
Dispozitivul furnizează un semnal de control sau de ieșire dispozitivului de control, pe baza datelor primite de la senzori sau senzori. Controlerele au rate ridicate de precizie a proceselor tranzitorii și calitatea sarcinii.
Trei coeficienți ai regulatorului PID și principiul de funcționare
Sarcina controlerului PID este de a furniza un semnal de ieșire al cantității de putere necesară pentru a menține variabila controlată la un anumit nivel. Pentru a calcula indicatorul, se folosește o formulă matematică complexă, care include 3 coeficienți - proporțional, integral, diferențial.
Să luăm ca obiect de reglare un recipient cu apă, în care este necesară menținerea temperaturii la un anumit nivel prin reglarea gradului de deschidere a robinetului cu abur.
Componenta proporțională apare în momentul dezacordului cu datele de intrare. Cu cuvinte simple, sună așa - se ia diferența dintre temperatura reală și temperatura dorită, înmulțită cu un coeficient reglabil și se obține un semnal de ieșire, care ar trebui aplicat supapei. Acestea. de îndată ce grade scad, începe procesul de încălzire, se ridică peste marcajul dorit - se oprește sau chiar se răcește.
Apoi vine componenta integrală, care este concepută pentru a compensa impactul mediului sau alte influențe perturbatoare asupra menținerii temperaturii noastre la un anumit nivel. Deoarece există întotdeauna factori suplimentari care afectează dispozitivele controlate, cifra se schimbă deja în momentul în care datele sunt primite pentru a calcula componenta proporțională. Și cu cât influența externă este mai mare, cu atât sunt mai puternice fluctuațiile indicatorului. Apar supratensiuni.
Componenta integrală încearcă, pe baza valorilor trecute ale temperaturii, să-și returneze valoarea dacă s-a modificat. Procesul este descris mai detaliat în videoclipul de mai jos.
Și apoi semnalul de ieșire al regulatorului, în funcție de coeficient, este aplicat pentru a crește sau a scădea temperatura. În timp, se selectează valoarea care compensează factorii externi, iar salturile dispar.
Integrala este utilizată pentru a elimina erorile prin calcularea erorii statice. Principalul lucru în acest proces este să alegeți coeficientul corect, altfel eroarea (nepotrivirea) va afecta și componenta integrală.
A treia componentă a PID este diferențiatorul. Este conceput pentru a compensa influența întârzierilor care apar între impactul asupra sistemului și feedback. Controlerul proporțional furnizează energie până când temperatura atinge nivelul dorit, dar când informațiile trec către dispozitiv, mai ales la valori mari, apar întotdeauna erori. Acest lucru poate duce la supraîncălzire. Diferenţialul prezice abaterile cauzate de întârzieri sau influenţe ale mediului şi reduce puterea furnizată în avans.
Reglarea controlerului PID
Reglarea controlerului PID se realizează prin 2 metode:
- Sinteza presupune calcularea parametrilor pe baza modelului sistemului. Această setare este precisă, dar necesită cunoaștere profundă a teoriei controlului automat. Este supus doar inginerilor și oamenilor de știință. Deoarece este necesar să eliminați caracteristicile de consum și să faceți o grămadă de calcule.
- Metoda manuală se bazează pe încercare și eroare. Pentru a face acest lucru, se iau ca bază datele unui sistem deja terminat, se fac unele ajustări la unul sau mai mulți coeficienți ai regulatorului. După pornirea și observarea rezultatului final, parametrii sunt modificați în direcția corectă. Și așa mai departe până când se atinge nivelul dorit de performanță.
Metoda teoretică de analiză și reglare este rar folosită în practică, ceea ce se datorează necunoașterii caracteristicilor obiectului de control și a unei grămadă de posibile influențe perturbatoare. Metodele experimentale bazate pe monitorizarea sistemului sunt mai frecvente.
Procesele automatizate moderne sunt implementate ca module specializate sub controlul programelor de ajustare a coeficienților regulatorului.
Scopul controlerului PID
Controlerul PID este proiectat pentru a menține o anumită valoare la nivelul cerut - temperatură, presiune, nivel într-un rezervor, debit într-o conductă, concentrație a ceva etc., prin modificarea acțiunii de control asupra actuatoarelor, cum ar fi supapele de control automate, folosind o cantități proporționale, integratoare, diferențiatoare pentru stabilirea acestuia.
Scopul utilizării este de a obține un semnal de control precis, capabil să controleze industriile mari și chiar reactoarele centralelor electrice.
Exemplu de control al temperaturii
Adesea, controlerele PID sunt folosite pentru a controla temperatura, să luăm un exemplu simplu de încălzire a apei într-un rezervor și să luăm în considerare acest proces automat.
În recipient se toarnă un lichid, care trebuie încălzit la temperatura dorită și menținut la un anumit nivel. Un senzor de temperatură este instalat în interiorul rezervorului - termocuplu sau termometru de rezistență și este conectat direct la controlerul PID.
Pentru a încălzi lichidul, vom furniza abur, așa cum se arată în figura de mai jos, cu o supapă de control automată. Supapa în sine primește un semnal de la regulator.Operatorul introduce valoarea punctului de referință al temperaturii în regulatorul PID, care trebuie menținută în rezervor.
Dacă coeficienții controlerului nu sunt setați corect, vor apărea salturi de temperatură a apei, supapa fiind fie complet deschisă, fie complet închisă. În acest caz, este necesar să calculați coeficienții controlerului PID și să îi reintroduceți. Dacă totul este făcut corect, după o perioadă scurtă de timp sistemul va uniformiza procesul și temperatura din rezervor va fi menținută la un anumit nivel, în timp ce gradul de deschidere al supapei de control va fi în poziția de mijloc.
Articole similare:
