Диференцијални пропорционално-интегрални контролер је уређај који се уграђује у аутоматизоване системе за одржавање датог параметра који је способан да се мења.
На први поглед све је збуњујуће, али ПИД контрола се може објаснити и за лутке, тј. људи који нису баш упознати са електронским системима и уређајима.
Садржај
Шта је ПИД контролер?
ПИД контролер је уређај уграђен у контролну петљу са обавезном повратном спрегом. Дизајниран је да одржава постављене нивое задатих вредности, као што је температура ваздуха.
Уређај испоручује контролни или излазни сигнал контролном уређају, на основу података примљених од сензора или сензора. Контролори имају високе стопе тачности прелазних процеса и квалитет задатка.
Три коефицијента ПИД регулатора и принцип рада
Задатак ПИД контролера је да обезбеди излазни сигнал количине снаге потребне за одржавање контролисане променљиве на датом нивоу. За израчунавање индикатора користи се сложена математичка формула, која укључује 3 коефицијента - пропорционални, интегрални, диференцијални.
Узмимо као предмет регулације посуду са водом, у којој је потребно одржавати температуру на задатом нивоу подешавањем степена отварања вентила паром.
Пропорционална компонента се појављује у тренутку неслагања са улазним подацима. Једноставним речима, звучи овако - узима се разлика између стварне температуре и жељене температуре, помножава се подесивим коефицијентом и добија се излазни сигнал, који треба применити на вентил. Оне. чим степени падну, почиње процес грејања, они се подижу изнад жељене ознаке - искључују се или чак хладе.
Затим долази интегрална компонента, која је дизајнирана да компензује утицај околине или друге ометајуће утицаје на одржавање наше температуре на датом нивоу. Пошто увек постоје додатни фактори који утичу на уређаје који се контролишу, цифра се већ мења у тренутку када се добију подаци за израчунавање пропорционалне компоненте. И што је већи спољни утицај, то су јаче флуктуације индикатора. Јављају се удари струје.
Интегрална компонента покушава, на основу претходних температурних вредности, да врати своју вредност ако се променила. Процес је детаљније описан у видео снимку испод.
А онда се излазни сигнал регулатора, према коефицијенту, примењује за повећање или смањење температуре. Временом се бира вредност која компензује спољне факторе, а скокови нестају.
Интеграл се користи за отклањање грешака израчунавањем статичке грешке. Главна ствар у овом процесу је одабрати тачан коефицијент, иначе ће грешка (неподударност) утицати и на интегралну компоненту.
Трећа компонента ПИД-а је диференцијатор. Дизајниран је да компензује утицај кашњења до којих долази између утицаја на систем и повратне информације. Пропорционални контролер напаја напајање све док температура не достигне жељени ниво, али када информација прође до уређаја, посебно при великим вредностима, увек долази до грешака. Ово може довести до прегревања. Диференцијал предвиђа одступања узрокована кашњењима или утицајима околине и унапред смањује испоручену снагу.
Подешавање ПИД контролера
Подешавање ПИД контролера се врши на 2 методе:
- Синтеза подразумева прорачун параметара на основу модела система. Ово подешавање је тачно, али захтева дубоко познавање теорије аутоматског управљања. То је подложно само инжењерима и научницима. Пошто је потребно уклонити карактеристике потрошње и направити гомилу калкулација.
- Ручна метода је заснована на покушајима и грешкама. Да би се то урадило, као основа се узимају подаци већ завршеног система, врше се нека прилагођавања једног или више коефицијената регулатора. Након укључивања и посматрања коначног резултата, параметри се мењају у правом смеру. И тако све док се не постигне жељени ниво перформанси.
Теоријски метод анализе и подешавања се ретко користи у пракси, што је последица непознавања карактеристика контролног објекта и гомиле могућих ометајућих утицаја. Експерименталне методе засноване на праћењу система су чешће.
Савремени аутоматизовани процеси се реализују као специјализовани модули под контролом програма за подешавање коефицијената регулатора.
Намена ПИД регулатора
ПИД контролер је дизајниран да одржава одређену вредност на потребном нивоу – температуру, притисак, ниво у резервоару, проток у цевоводу, концентрацију нечега итд., променом контролног дејства на актуаторима, као што су аутоматски регулациони вентили, користећи пропорционалне, интегришуће, диференцирајуће величине за своје подешавање.
Сврха употребе је да се добије тачан контролни сигнал који је у стању да контролише велике индустрије, па чак и реакторе електрана.
Пример контроле температуре
Често се ПИД контролери користе за контролу температуре, узмимо једноставан пример загревања воде у резервоару и размотримо овај аутоматски процес.
У посуду се сипа течност, која се мора загрејати до жељене температуре и одржавати на датом нивоу. Унутар резервоара је уграђен сензор температуре - термоелемент или отпорни термометар и директно је повезан са ПИД контролером.
За загревање течности, испоручићемо пару, као што је приказано на слици испод, аутоматским контролним вентилом. Сам вентил прима сигнал од регулатора.Оператер уноси задату вредност температуре у ПИД контролеру, која се мора одржавати у резервоару.
Ако коефицијенти регулатора нису правилно подешени, доћи ће до скокова температуре воде, при чему је вентил или потпуно отворен или потпуно затворен. У овом случају потребно је израчунати коефицијенте ПИД регулатора и поново их унети. Ако се све уради како треба, после кратког временског периода систем ће изједначити процес и температура у резервоару ће се одржавати на задатом нивоу, док ће степен отварања регулационог вентила бити у средњем положају.
Слични чланци:
