A differenciális arányos-integrál vezérlő egy olyan eszköz, amelyet automatizált rendszerekbe telepítenek, hogy fenntartsák az adott paramétert, amely képes változtatni.
Első ránézésre minden zavaros, de a PID szabályozás a dumákra is magyarázható, pl. olyan emberek, akik nem ismerik teljesen az elektronikus rendszereket és eszközöket.
Tartalom
Mi az a PID szabályzó?
A PID szabályozó a szabályozókörbe épített, kötelező visszacsatolású eszköz. Úgy tervezték, hogy fenntartsa az alapjelek beállított szintjét, például a levegő hőmérsékletét.
A készülék az érzékelőktől vagy érzékelőktől kapott adatok alapján vezérlő- vagy kimeneti jelet ad a vezérlőkészüléknek. A vezérlők nagy pontossággal rendelkeznek az átmeneti folyamatok és a feladat minősége tekintetében.
A PID szabályozó három együtthatója és a működési elv
A PID szabályozó feladata, hogy a vezérelt változó adott szinten tartásához szükséges teljesítmény nagyságú kimeneti jelet adjon. A mutató kiszámításához összetett matematikai képletet használnak, amely 3 együtthatót tartalmaz - arányos, integrál, differenciális.
Vegyünk szabályozási tárgynak egy vizes edényt, amelyben a szelep nyitási fokának gőzzel történő beállításával szükséges a hőmérsékletet adott szinten tartani.
Az arányos komponens a bemeneti adatokkal való egyet nem értés pillanatában jelenik meg. Egyszerű szavakkal ez így hangzik - a tényleges hőmérséklet és a kívánt hőmérséklet közötti különbséget veszik, megszorozzák egy állítható együtthatóval, és egy kimeneti jelet kapnak, amelyet a szelepre kell alkalmazni. Azok. amint leesnek a fokok, elindul a fűtési folyamat, a kívánt jel fölé emelkednek - kikapcsol, vagy akár le is hűl.
Ezután jön az integrált komponens, amely a környezet vagy egyéb zavaró hatások kompenzálására hivatott a hőmérsékletünk adott szinten tartásában. Mivel mindig vannak további tényezők, amelyek a vezérelt eszközöket befolyásolják, az arányos komponens kiszámításához szükséges adatok beérkezésekor az ábra már változik. És minél nagyobb a külső hatás, annál erősebbek a mutató ingadozásai. Áramlökések lépnek fel.
Az integrál komponens a múltbeli hőmérsékleti értékek alapján megpróbálja visszaadni az értékét, ha az megváltozott. A folyamatot részletesebben az alábbi videó ismerteti.
Ezután a szabályozó kimeneti jelét az együtthatónak megfelelően alkalmazzák a hőmérséklet növelésére vagy csökkentésére. Idővel kiválasztódik a külső tényezőket kompenzáló érték, és az ugrások eltűnnek.
Az integrál a hibák kiküszöbölésére szolgál a statikus hiba kiszámításával. Ebben a folyamatban a legfontosabb a megfelelő együttható kiválasztása, különben a hiba (nem illesztés) az integrált komponensre is hatással lesz.
A PID harmadik összetevője a differenciáló. Úgy tervezték, hogy kompenzálja a rendszerre gyakorolt hatás és a visszacsatolás között fellépő késések hatását. Az arányos szabályozó addig látja el az áramot, amíg a hőmérséklet el nem éri a kívánt szintet, de amikor információ érkezik a készülékhez, különösen nagy értékeknél mindig hiba lép fel. Ez túlmelegedéshez vezethet. A differenciálmű előre jelzi a késések vagy környezeti hatások okozta eltéréseket, és előre csökkenti a betáplált teljesítményt.
PID vezérlő hangolás
A PID vezérlő hangolása 2 módszerrel történik:
- A szintézis magában foglalja a paraméterek kiszámítását a rendszer modellje alapján. Ez a beállítás pontos, de az automatikus vezérlés elméletének alapos ismeretét igényli. Csak mérnököknek és tudósoknak van alárendelve. Mivel el kell távolítani a fogyasztási jellemzőket, és egy csomó számítást kell végezni.
- A kézi módszer próba-hibán alapul. Ehhez egy már elkészült rendszer adatait veszik alapul, bizonyos korrekciókat végeznek a szabályozó egy vagy több együtthatóján. Bekapcsolás és a végeredmény megfigyelése után a paraméterek a megfelelő irányba változnak. És így tovább, amíg el nem éri a kívánt teljesítményszintet.
Az elméleti elemzési és hangolási módszert ritkán alkalmazzák a gyakorlatban, ami a vezérlőobjektum jellemzőinek tudatlanságából és egy csomó lehetséges zavaró hatásból adódik. Elterjedtebbek a rendszer monitorozásán alapuló kísérleti módszerek.
A modern automatizált folyamatokat speciális modulokként valósítják meg a szabályozó együtthatóit beállító programok irányítása alatt.
A PID szabályozó célja
A PID-szabályozót úgy tervezték, hogy egy bizonyos értéket a kívánt szinten tartson - hőmérséklet, nyomás, szint a tartályban, áramlás a csővezetékben, valami koncentrációja stb., az aktuátorok vezérlésének megváltoztatásával, például az automatikus vezérlőszelepeken, beállításához arányos , integráló, differenciáló mennyiséget használunk.
A felhasználás célja olyan pontos vezérlőjel beszerzése, amely alkalmas nagy iparágak, sőt erőművi reaktorok vezérlésére is.
Példa a hőmérséklet szabályozásra
Gyakran PID-szabályozókat használnak a hőmérséklet szabályozására, vegyünk egy egyszerű példát a víz felmelegítésére egy tartályban, és vegyük figyelembe ezt az automatikus folyamatot.
A tartályba folyadékot öntünk, amelyet a kívánt hőmérsékletre kell melegíteni, és egy adott szinten kell tartani. A tartály belsejében hőmérséklet-érzékelő van felszerelve - hőelem vagy ellenállás hőmérő és közvetlenül csatlakozik a PID szabályozóhoz.
A folyadék felmelegítéséhez az alábbi ábrán látható módon gőzt biztosítunk egy automatikus vezérlőszeleppel. Maga a szelep jelet kap a szabályozótól.A kezelő beírja a hőmérséklet alapjel értékét a PID szabályozóba, amelyet a tartályban kell tartani.
Ha a szabályozó együtthatói nem megfelelően vannak beállítva, a víz hőmérséklete ugrásszerű, és a szelep teljesen nyitva vagy teljesen zárva van. Ebben az esetben ki kell számítani a PID szabályozó együtthatóit, és újra be kell írni azokat. Ha minden helyesen történik, a rendszer rövid idő elteltével kiegyenlíti a folyamatot, és a tartályban a hőmérsékletet adott szinten tartja, miközben a vezérlőszelep nyitási foka középső állásba kerül.
Hasonló cikkek:
