De obicei, atunci când se utilizează un regulator proporțional-integral-derivat sau PID (PID- proporțională Integral-Derivative) si de a corecta configurația acestuia, o mai bună precizie este realizată în comparație cu controlul de control on-off (comutare). Dar pentru setările optime ale regulatorului, și ca o consecință, obținerea calității dorite de gestionare, necesare pentru a înțelege mecanismele și principiile de funcționare a controlerului PID.
Când semnalul de control PID control nu depinde numai de diferența dintre curentul și valoarea predeterminată (valoarea de eroare sau eroare) și erorile acumulate (integrale), iar rata de schimbare a erorii de timp (diferențial). Ca urmare, controlerul PID furnizează o valoare a semnalului de control la care eroarea constantă la zero. Controlul de calitate este determinată de mai mulți factori, cheia este indeterminarea obiectului de control, precizia controlerului IO și intensitatea influențelor externe.
Expresia matematică a PID digitale
în cazul în care:
Xp - banda de proporționalitate
Ei = (SP-PV) = (setpoint-tech) = eroare (asimetrie)
Etc - timp Diferențierea
ΔEi - diferența între erorile de măsurare adiacente (Ei - Ei-1)
Δtizm - timp între măsurători adiacente (ti - t i-1)
Ti - constanta de timp de integrare
- Acumulate la i-lea pas mismatches sumă (suma integrală)
Ușor de văzut că semnalul de comandă este suma a trei componente: o proporțională (un termen), diferențial (termen 2) și integrate (termenul 3).
Componenta proporțională depinde de curent de eroare Ei și compensează pentru curentul de eroare este proporțională cu mărimea ei.
componentă diferențială depinde de rata de schimbare ΔEi / Δtizm eroare și compensează perturbație bruscă.
Eroarea de regulament integrală se acumulează, permițând regulatorul PID pentru a menține eroare zero în starea de echilibru (eroare elimină controlul static).
De obicei, controlerul PID are parametri suplimentari pe lângă cei trei factori (Xp, Ti, Td). Luați în considerare mai în detaliu exemplu screenshot instrumentul de meniu PID „CAPITOLUL PL20“ parametri.
Canale (ieșiri) PID în dispozitivul poate fi mai mulți parametri și propria lor pentru fiecare dintre ele. Prin urmare, selectați canalul dorit din prima coloană.
Sursa obiectului de control prin feedback (valoare reală de test) poate fi orice canal instrument de măsurare, astfel încât este necesar să se aleagă canalul de măsurare dorit în coloana OWNER.
Controlerul PID poate controla atât legea înainte de logica (de control al cuptorului), și legea reciprocă (controlul hladoustanovkoy). Selectați operația logică dorită.
Valoarea de referință (SP) - este dimensiunea dorită pentru care autoritatea de reglementare trebuie să ajungă la starea de echilibru.
Xp - banda proporțională. Acesta este dat în unități de mărime controlată (pentru grade termostat). Banda de proporționalitate este numit astfel deoarece este numai în ea ((SP - XP) ... (SP + XP)) proporțională cu componenta a controlerului PID poate genera un semnal de control al puterii de ieșire proporțională cu eroarea. Și puterea în afara va fi egal fie cu 0% sau 100%. Astfel, mai mult această zonă, cu atât mai repede răspunsul de reglementare, dar viteza este prea mare poate introduce un sistem într-un mod de auto-oscilant.
Ti - constanta de integrare de timp.
Etc - timp Diferențierea.
Capacitatea curentă - este un parametru de informații.
Puterea minimă și maximă determinată de limita PID putere de ieșire.
putere de urgență - este o astfel de putere, care este generată atunci când o defecțiune de comandă a senzorului sau canalul de măsurare. Deci, este posibil să se asigure o temperatură negativă a compartimentului frigorific sau să se răcească cuptorul chiar și în caz de urgență.
Ultimul parametru este o perioadă de PWM. Acest parametru este aceeași pentru toți controlorii PID, deoarece Canale PWM sincronizate unul cu celălalt de un ceas. semnal PWM reglează puterea prin ajustarea semnalului raportul taxei (reglată prin puls modulare lățime la frecvență constantă). PWM Bit (număr putere de produse) este unitate discretă 8192 (13 biți). perioadă PWM (de la 1 ms la 250 s). Acest parametru depinde de tipul și capacitățile de comutare de putere executivă cheie (mb releu, contactor, releu în stare solidă, triac). Cu cât mai mare frecvență de comutare (perioadă mai mică), cea mai mare pierdere de căldură în cheile (dependența pătratică a pierderii pe frecvența) și uzura mai lungă de switch-uri mecanice, dar cea mai bună calitate de control. Este important să se găsească o cale de mijloc.
Setarea componentei proporționale (Xp)
Înainte de a seta banda proporțională componente integrale și diferențiale sunt deconectate, constanta de integrare este setată posibil (= T max) și eventuala constanta diferențiere minimă (Td = 0). Se potrivește pentru valoarea de referință în condiții de siguranță egală cu (0,7 ... 0,9) × SP, în cazul în care SP - valoarea de referință reală este reglabil sistem. Banda de proporționalitate set minim posibil (Xp = 0).
În acest caz, operatorul efectuează funcțiile de control-releu off cu histerezis la zero. Înregistrate răspuns tranzitorie.
Oricand - temperatura inițială a sistemului;
Tsp - temperatura setată (set point);
AT - temperatura leagăn oscilație;
At - în timpul fluctuațiilor de temperatură.
Setați zona de proporționalitate variații de temperatură la scară egală: Xp =. AT Această valoare este
o primă aproximație a benzii de proporționalitate.
Acesta ar trebui să analizeze caracteristicile tranzitorii din nou și ajusta valoarea benzii proporționale, dacă este necesar. Exemple de realizare posibile ale caracteristicilor de transfer prezentate în Fig. 3.
tranziție tip 1 Caracteristica: valoarea benzii de proporționalitate este foarte mică, răspunsul tranzitoriu este departe de a fi optimă. banda proporțională ar trebui să fie crescut în mod semnificativ.
Transient Tip de răspuns 2: In caracteristica tranzitorie amortizată oscilații sunt observate (5 - 6 ani). Dacă, în viitor, pentru a fi utilizat și o componentă diferențială a controlerului PID, valoarea selectată a benzii de proporționalitate este optimă. Pentru acest caz, setarea benzii de proporționalitate este considerată completă.
Dacă nu se utilizează suplimentar componenta diferențială, se recomandă să crească în continuare banda proporțională, astfel încât să se obțină caracteristicile tranzitorii de tip 3 sau 4.
Transient Tip răspuns 3: Răspunsul tranzitoriu observat depășiri mici (depășire) și oscilații amortizate rapid (1 - 2 ani). Acest tip de răspuns tranzitoriu oferă performanțe bune și acces rapid la temperatura dorită. In cele mai multe cazuri, aceasta poate fi considerată optimă dacă sistemul a permis emisii (supraîncălzire) în timpul trecerii de la o temperatură la alta.
Emisiile eliminate bandă suplimentară proporțională creștere, astfel încât să se obțină un tip de răspuns tranzitoriu 4.
Tranzitorii Clasa 4 Răspuns: scăzut lin se apropie de valoarea de la starea de echilibru, fără emisii și vibrații. Acest tip de răspuns tranzitoriu poate fi, de asemenea, considerat cel mai bun, dar performanța de reglementare oarecum redusă.
Tranzitorii Tip de răspuns 5: înăsprit puternic să se apropie valoare starea de echilibru indică faptul că banda proporțională este excesiv de mare. Precizia dinamică și statică de control este scăzut.
Ar trebui să acorde o atenție la două lucruri. În primul rând, în toate cazurile de mai sus valoarea constantă a temperaturii în sistem nu coincide cu valoarea setată. Cu cât banda proporțională, cu atât mai mare eroarea reziduală. În al doilea rând, durata regimului tranzitoriu este mai mare cu atât mai mare banda proporțională. Astfel, este necesar să se depună eforturi pentru a selecta banda proporțională cât mai mică posibil. Cu toate acestea, nepotrivire reziduală, care este caracteristică pentru un controler pur proporțional (P-controller), regulatorul retractează componenta integrală.
Configurarea componentelor diferențiale (Td)
Această fază este prezent numai dacă este aplicată regulator PID complet funcțional. Dacă componenta diferențială nu este aplicată (folosind un PI) regulator proporțional-integral (), atunci omite acest pas.
La etapa anterioară a fost stabilită banda proporțională corespunzătoare răspunsului tranzitoriu de tip 2, în care sunt prezente oscilație amortizată (vezi. Fig. 3, curba 2, Fig. 4, curba 1).
Ar trebui să se stabilească Td timp de diferențiere, astfel încât răspunsul tranzitoriu are forma curba 2 din Fig. 4. Ca o primă aproximare este egală cu Td = 0,2 × constantă timp de diferențiere At.
Este de remarcat faptul că componenta diferențială elimină oscilațiile amortizate și face ca răspuns tranzitoriu, similar cu tipul 3 (vezi. Fig. 3). Când această bandă proporțională mai mică decât pentru tipul 3. Aceasta înseamnă că acuratețea statică și dinamică de control în prezența componentelor diferențiale (controlerul PD) poate fi mai mare decât pentru regulatorul P.
Reglarea componentei integrale (T)
După setarea componentei proporționale (și, dacă este necesar, o componentă diferențială) obținut ca răspuns tranzitoriu prezentat în figura următoare, curba 1.
Componenta integrată este concepută pentru a elimina eroarea reziduală starea de echilibru între sistem și valoarea temperaturii punctului de setare. Începe să se adapteze constanta de timp de integrare pentru a obține o valoare de T = At.
Transient Tip de răspuns 2: se întoarce la o valoare excesiv de mare a constantei de timp de integrare. Randamentul obținut prin stabilirea unei foarte prelungite.
Răspuns tranzitoriu Clasa 4: se întoarce la prea mică valoare a constantei de timp de integrare. , Fluctuațiile pot apărea în cazul în care constanta de timp a sistemului de integrare pentru a reduce și mai mult.
Transient Tip răspuns 3: optimă.
- Sabinin YA Kovchin SA „Teoria acționare electrică“
- Schreiner R. T. "drive-uri slave Regulamentul de sistem"
- Olsson, Piani „sisteme de automatizare și control digitale“
- Site Materiale www.asu-tp.org