Με την ταχεία ανάπτυξη ηλεκτρονικών, υπολογιστών, επικοινωνιών, διάγνωσης σφαλμάτων, ελέγχου πλεονασμού και τεχνολογίας γραφικής οθόνης, το επίπεδο της βιομηχανικής αυτοματισμού αυξάνεται επίσης. Ωστόσο, στη διαδικασία παραγωγής, η ποιότητα του προϊόντος με παρεμβολή πολλαπλών παραγόντων και καθιστά τα πλεονεκτήματα του επιπέδου αυτοματισμού κατώτερου. Η θεωρία ελέγχου PID έχει προκύψει από τότε.
Τα συστήματα αυτόματου ελέγχου μπορούν να χωριστούν σε συστήματα ελέγχου ανοικτού βρόχου και συστήματα ελέγχου κλειστού βρόχου. Ένα σύστημα ελέγχου περιλαμβάνει ελεγκτές, αισθητήρες, πομπούς, ενεργοποιητές, διεπαφές εισόδου και εξόδου χρησιμοποιώντας τον έλεγχο PID για την επίτευξη της πίεσης, της θερμοκρασίας, της ροής, των ελεγκτών επιπέδου, των προγραμματιζόμενων ελεγκτών που μπορούν να συνειδητοποιήσουν τη λειτουργία ελέγχου PID (PLC), καθώς και συστήματα PC που μπορεί να πραγματοποιηθεί έλεγχος PID και ούτω καθεξής.
Έλεγχος PID
Στην πρακτική της μηχανικής, ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος νόμος για τον έλεγχο των ρυθμιστών για αναλογικό, ολοκληρωμένο, διαφορικό έλεγχο, που αναφέρεται ως έλεγχος PID, γνωστός και ως ρύθμιση PID. Έχει γίνει μια από τις κύριες τεχνολογίες του βιομηχανικού ελέγχου για την απλή δομή, την καλή σταθερότητα, την αξιόπιστη λειτουργία και την εύκολη προσαρμογή.
Όταν η δομή και οι παράμετροι του ελεγχόμενου αντικειμένου δεν μπορούν να κατακτηθούν πλήρως ή να μην έχουν πρόσβαση σε ακριβή μαθηματικά μοντέλα, η θεωρία ελέγχου άλλων τεχνολογιών είναι δύσκολη στη χρήση, η δομή και οι παραμέτρους του ελεγκτή συστήματος πρέπει να βασίζονται στην εμπειρία και τον εντοπισμό του πεδίου Για να προσδιοριστεί, όταν η εφαρμογή της τεχνολογίας ελέγχου PID είναι πιο βολική.
Control PID, PI και PD Control Στην πράξη, ο ελεγκτής PID βασίζεται στο σφάλμα του συστήματος, τη χρήση αναλογικού, ολοκληρωμένου, διαφορικού υπολογισμού του όγκου ελέγχου για τον έλεγχο. Ο πιο ιδανικός έλεγχος όταν ο νόμος περί ελέγχου αναλογικού-ενσωματωμένου-παραγωγικού, ο οποίος συνδυάζει τα πλεονεκτήματα των τριών: τόσο τον αναλογικό ρόλο σε έναν έγκαιρο και γρήγορο, αλλά και τον ρόλο της ενσωμάτωσης της εξάλειψης της υπολειμματικής διαφοράς στην ικανότητα διαφοροποίησης Ο ρόλος της συνάρτησης ελέγχου αντικατάστασης.
Οι σύνδεσμοι του ελέγχου PID
1, αναλογικός έλεγχος (P)
Ο αναλογικός έλεγχος είναι μία από τις απλούστερες μεθόδους ελέγχου. Η έξοδος του ελεγκτή του είναι ανάλογη με το σήμα σφάλματος εισόδου. Υπάρχει σφάλμα σταθερής κατάστασης στην έξοδο του συστήματος όταν υπάρχει διαθέσιμος μόνο αναλογικός έλεγχος. Το σήμα εξόδου του ελεγκτή είναι ανάλογο με το σήμα απόκλισης, δηλαδή, εφόσον υπάρχει απόκλιση, η έξοδος του ελεγκτή θα αλλάξει αμέσως ανάλογα με την απόκλιση, οπότε η ταχύτητα απόκρισης της ρύθμισης P είναι πολύ γρήγορη .
Η ρύθμιση P μπορεί να αντικατοπτρίζει τις αλλαγές στο σύστημα εγκαίρως, αλλά δεν μπορεί να εξαλείψει πλήρως την απόκλιση του συστήματος, επομένως, εάν χρησιμοποιείται μόνο η ρύθμιση P στην πραγματική διαδικασία ελέγχου, το σύστημα θα παράγει υπολείμματα, η αύξηση του k p μπορεί να κάνει το σύστημα Η απόκλιση μειώνεται, αλλά στην πραγματικότητα, εάν το k -d είναι πολύ μεγάλη θα οδηγήσει σε αστάθεια του συστήματος.
2, ολοκληρωμένος (i) έλεγχος
Στον ολοκληρωμένο έλεγχο, η έξοδος του ελεγκτή είναι ανάλογη προς το ολοκλήρωμα του σήματος σφάλματος εισόδου. Για ένα αυτόματο σύστημα ελέγχου, εάν υπάρχει σφάλμα σταθερής κατάστασης μετά την είσοδο στη σταθερή κατάσταση, το σύστημα ελέγχου λέγεται ότι έχει σφάλμα σταθερής κατάστασης ή απλά ένα διαφορικό σύστημα.
Προκειμένου να εξαλειφθεί το σφάλμα σταθερής κατάστασης, πρέπει να εισαχθεί ένας "αναπόσπαστος όρος" στον ελεγκτή. Ο ολοκληρωμένος όρος ενσωματώνει το σφάλμα ανάλογα με το χρόνο και αυξάνεται καθώς αυξάνεται ο χρόνος. Έτσι, ακόμη και αν το σφάλμα είναι μικρό, ο αναπόσπαστος όρος αυξάνεται με το χρόνο και οδηγεί την έξοδο του ελεγκτή να αυξηθεί έτσι ώστε το σφάλμα σταθερής κατάστασης να μειωθεί περαιτέρω μέχρι να είναι κοντά στο μηδέν.
Επομένως, ο αναλογικός ελεγκτής (PI), επομένως, επιτρέπει στο σύστημα να εισάγει σταθερή κατάσταση με σχεδόν κανένα σφάλμα σταθερής κατάστασης. Το μέγεθος του ολοκληρωμένου χρόνου καθορίζει τη δύναμη του ολοκληρωμένου αποτελέσματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ολοκληρωμένη ώρα, τόσο πιο αδύναμη είναι η ολοκληρωμένη επίδραση, με αποτέλεσμα την αύξηση της ποσότητας της υπέρβασης του συστήματος. Όσο ισχυρότερη είναι η ολοκληρωμένη επίδραση, αντίθετα, είναι επιρρεπής σε ταλάντωση του συστήματος.
3, Διαφορικός (δ) Έλεγχος
Σε διαφορικό έλεγχο, η έξοδος του ελεγκτή και το διαφορικό σήματος σφάλματος εισόδου (δηλαδή ο ρυθμός μεταβολής του σφάλματος) είναι ανάλογος προς τη σχέση. Το αυτόματο σύστημα ελέγχου για να ξεπεραστεί το σφάλμα στη διαδικασία ρύθμισης μπορεί να ταλαντεύεται ή ακόμα και να αποσταθεροποιήσει. Ο λόγος για αυτό οφείλεται στην παρουσία ενός στοιχείου μεγάλης αδράνειας (σύνδεσης) ή ενός συστατικού υστέρησης, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα την καταστολή του σφάλματος και των οποίων οι αλλαγές πάντα καθυστερούν πίσω από τις αλλαγές στο σφάλμα.
Η λύση είναι να γίνει η αλλαγή στην καταστολή του σφάλματος "μπροστά", δηλαδή όταν το σφάλμα είναι κοντά στο μηδέν, η καταστολή του σφάλματος πρέπει να είναι μηδενική. Δηλαδή, στον ελεγκτή μόνο η εισαγωγή του "αναλογικού" όρου συχνά δεν είναι αρκετός, ο ρόλος του αναλογικού όρου είναι μόνο να ενισχύσει το μέγεθος του σφάλματος και την ανάγκη αύξησης του "διαφορικού όρου", ο οποίος μπορεί Προβλέψτε την τάση των αλλαγών σφαλμάτων, έτσι ώστε ο ελεγκτής με αναλογική + διαφορά, θα είναι σε θέση να κάνει τον έλεγχο της καταστολής σφαλμάτων μπροστά από το χρόνο. Με αυτόν τον τρόπο, ο ελεγκτής με αναλογική + διαφορά μπορεί να γίνει εκ των προτέρων για να αναστέλλει τον έλεγχο του σφάλματος είναι ίσος με μηδέν ή ακόμα και αρνητικό, αποφεύγοντας έτσι τη σοβαρή υπέρβαση της ελεγχόμενης ποσότητας.
Επομένως, για το ελεγχόμενο αντικείμενο με μεγάλη αδράνεια ή υστέρηση, ο αναλογικός+ελεγκτής διαφορικού (PD) μπορεί να βελτιώσει τα δυναμικά χαρακτηριστικά του συστήματος στη διαδικασία ρύθμισης. Η κύρια λειτουργία της ρύθμισης είναι να μειωθεί η ποσότητα της υπέρβασης, στον έλεγχο την ταλάντωση της εξόδου του ελεγχόμενου αντικειμένου και να συντομεύσει τον χρόνο απόκρισης του συστήματος, ο οποίος βελτιώνει τα δυναμικά χαρακτηριστικά του συστήματος. Ωστόσο, πολύ μεγάλο TD θα μειώσει την ικανότητα να καταστείλει τα σήματα παρεμβολής.
4, έλεγχος PID
Ο πιο ιδανικός έλεγχος όταν ο νόμος περί ελέγχου αναλογικού-ενσωματωμένου διαφορικού, ο οποίος καθορίζει το μήκος των τριών: και τον αναλογικό ρόλο σε έναν έγκαιρο και γρήγορο, αλλά και τον αναπόσπαστο ρόλο της εξάλειψης της υπολειμματικής διαφοράς στην ικανότητα να έχει το διαφορικό Ο ρόλος της λειτουργίας ελέγχου μπροστά από το χρόνο.
Όταν εμφανιστούν οι αποταμιεύσεις απόκλισης, η διαφορά μπορεί αμέσως και σε μεγάλο βαθμό, να αναστέλλει την απόκλιση αυτού του άλματος: αναλογικά ταυτόχρονα παίζουν ρόλο στην εξάλειψη των αποκλίσεων, έτσι ώστε το εύρος απόκλισης να μειωθεί, επειδή ο αναλογικός ρόλος είναι επίμονος και παίξει ένα κύριο Ο ρόλος του νόμου για τον έλεγχο, έτσι ώστε το σύστημα να είναι πιο σταθερό: και ο αναπόσπαστος ρόλος της υπολειμματικής διαφοράς να ξεπεραστεί αργά. Όσο οι τρεις ρόλοι των παραμέτρων ελέγχου είναι σωστά επιλεγμένοι, μπορείτε να δώσετε πλήρη παιχνίδι στα πλεονεκτήματα των τριών νόμων ελέγχου, για να αποκτήσετε ένα πιο ιδανικό αποτέλεσμα ελέγχου.
Ως εκ τούτου, εφόσον οι τρεις ρόλοι μπορούν να ταιριάζουν λογικά, μπορείτε να επιτύχετε γρήγορη και ακριβή και ομαλή απόδοση ρύθμισης, για να αποκτήσετε εξαιρετικά αποτελέσματα ελέγχου, που είναι η γοητεία της ρύθμισης PID.
5, παραμετροποίηση
Η παραμετροποίηση του ελεγκτή PID είναι ο πυρήνας του σχεδιασμού του συστήματος ελέγχου. Βασίζεται στα χαρακτηριστικά της διαδικασίας που πρέπει να ελεγχθεί για τον προσδιορισμό του συντελεστή κλίμακας του ελεγκτή PID, του ολοκληρωμένου χρόνου και του μεγέθους του διαφορικού χρόνου.
Μέθοδοι ρύθμισης παραμέτρων ελεγκτή PID, που συνοψίζονται σε δύο κατηγορίες: ο ένας είναι ο θεωρητικός υπολογισμός της μεθόδου ρύθμισης. Βασίζεται κυρίως στο μαθηματικό μοντέλο του συστήματος, μετά από θεωρητικούς υπολογισμούς για τον προσδιορισμό των παραμέτρων του ελεγκτή. Τα υπολογισμένα δεδομένα που λαμβάνονται με αυτή τη μέθοδο ενδέχεται να μην χρησιμοποιούνται άμεσα, αλλά και μέσω των πραγματικών προσαρμογών και τροποποιήσεων μηχανικής. Η δεύτερη είναι η μέθοδος βαθμονόμησης της μηχανικής, η οποία βασίζεται κυρίως στην εμπειρία της μηχανικής, απευθείας στη δοκιμή του συστήματος ελέγχου, και η μέθοδος είναι απλή, εύκολη στην κατανόηση, χρησιμοποιείται ευρέως στην τεχνική πρακτική.
Παράμετροι ελεγκτή PID της μεθόδου συντονισμού μηχανικής, κυρίως κρίσιμης μεθόδου αναλογίας, μεθόδου καμπύλης απόκρισης και μεθόδου εξασθένησης. Οι δύο μέθοδοι έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά, το κοινό σημείο είναι μέσω της δοκιμής και στη συνέχεια σύμφωνα με την τεχνική εμπειρία του τύπου για την προσαρμογή των παραμέτρων του ελεγκτή. Αλλά ανεξάρτητα από τη μέθοδο που χρησιμοποιείται για την απόκτηση των παραμέτρων του ελεγκτή, πρέπει να είναι στην πραγματική λειτουργία της τελικής προσαρμογής και βελτίωσης. Η μέθοδος κρίσιμης αναλογίας χρησιμοποιείται γενικά. Η χρήση αυτής της μεθόδου για τα βήματα συντονισμού παραμέτρων του ελεγκτή PID είναι τα εξής:
(1) Πρώτη προεπιλογή αρκετά σύντομη περίοδο δειγματοληψίας για να λειτουργήσει το σύστημα.
(2) Προσθέστε μόνο τον σύνδεσμο αναλογικού ελέγχου μέχρις ότου εμφανιστεί κρίσιμη ταλάντωση στην απόκριση βήματος του συστήματος στην είσοδο και σημειώστε τον συντελεστή αναλογικής ενίσχυσης και την κρίσιμη περίοδο ταλάντωσης αυτή τη στιγμή.
(3) Κάτω από έναν ορισμένο βαθμό ελέγχου μέσω του τύπου για να ληφθεί οι παραμέτρους του ελεγκτή PID.
Στην πραγματική θέση σε λειτουργία, μπορεί να ρυθμιστεί πρώτα μια εμπειρική αξία και στη συνέχεια να τροποποιηθεί ανάλογα με το αποτέλεσμα του κανονισμού.
Για το σύστημα θερμοκρασίας: p (%) {{0}}, i (σημεία) 3 - 10, d (σημεία) 0. 5 - 3
Για το σύστημα ροής: p (%) {{0}}, i (min) 0. 1--1
Για συστήματα πίεσης: p (%) {{0}}, i (min) 0. 4--3
Για συστήματα επιπέδου υγρού: p (%) 20--80, i (min) 1-5
Δεν ακούγεται λίγο δύσκολο να καταλάβει; Ας ζητήσουμε από τον Μινγκ να μας εξηγήσει.
Το Ming έχει δοθεί μια εργασία: υπάρχει διαρροή δεξαμενής νερού και ο ρυθμός διαρροής είναι μεταβλητός, αλλά η επιφάνεια του νερού απαιτείται για να διατηρηθεί το ύψος της επιφάνειας του νερού σε μια συγκεκριμένη θέση, μόλις βρεθεί η επιφάνεια του νερού χαμηλότερα Από την απαιτούμενη θέση, πρέπει να προσθέσετε νερό στη δεξαμενή νερού.
Η αρχή του Xiaoming με ένα βουτιά για να προσθέσετε νερό, βρύση από τη δεξαμενή έχει απόσταση μεγαλύτερη από δέκα μέτρα, συχνά πρέπει να τρέχει αρκετές φορές για να προσθέσει αρκετό νερό, έτσι Xiaoming και να αλλάξει για να χρησιμοποιήσει ένα κουβά για να προσθέσει ένα κουβά, ένα πλεονέκτημα είναι ένας κάδος, τρέχει λιγότερες φορές, καθώς και η ταχύτητα του νερού είναι επίσης γρήγορη, αλλά αρκετές φορές θα δοθεί στη δεξαμενή για να προσθέσει την υπερχείλιση των τυχαία υγρό μερικές φορές, xiaoming και brainstorming, δεν το κάνω Χρησιμοποιήστε ένα βύθισμα και όχι έναν κάδο, ο γέρος με λεκάνη, αρκετές φορές κάτω, διαπίστωσε ότι είναι σωστό, δεν χρειάζεται να τρέχει πάρα πολλές φορές και δεν θα αφήσει το νερό να ξεχειλίζει. Βρήκα ότι ήταν σωστό, δεν έπρεπε να τρέξω πάρα πολλές φορές, και δεν άφησα το νερό να ξεχειλίζει. Αυτός ο χρόνος ελέγχου ονομάζεται περίοδος δειγματοληψίας.
Στην αρχή του Xiaoming με ένα βουτιά για να προσθέσετε νερό, η βρύση από τη δεξαμενή νερού έχει απόσταση μεγαλύτερη από δέκα μέτρα, συχνά πρέπει να τρέχει αρκετές φορές για να προσθέσει αρκετό νερό, έτσι Xiaoming και στη συνέχεια να αλλάξει για να χρησιμοποιήσει έναν κάδο για να προσθέσει έναν κάδο , ένα πλεονέκτημα είναι ένας κάδος, τρέχει λιγότερες φορές, η ταχύτητα του νερού είναι επίσης ταχύτερη, αλλά αρκετές φορές θα δοθεί στη δεξαμενή για να προσθέσει την υπερχείλιση των τυχαία υγρό μερικές φορές, xiaoming και brainstorming, Δεν χρησιμοποιώ ένα βουτιά και δεν χρειάζεται να βαρέλια, ο γέρος με λεκάνη, αρκετές φορές, διαπίστωσε ότι είναι σωστό, δεν χρειάζεται να τρέχει πάρα πολλές φορές, επίσης δεν θα αφήσει το νερό να ξεχειλίζει. Δεν χρειάζεται να τρέχω πάρα πολλές φορές και δεν θέλω να ξεχειλίσει το νερό. Το μέγεθος αυτού του εργαλείου για την προσθήκη νερού ονομάζεται συντελεστής αναλογικότητας.
Η Xiaoming διαπίστωσε επίσης ότι αν και το νερό δεν θα ξεχειλίζει, μερικές φορές θα ήταν υψηλότερο από την απαιτούμενη θέση και εξακολουθεί να υπάρχει ο κίνδυνος να βυθιστεί τα παπούτσια του. Ήρθε με έναν τρόπο να εγκαταστήσει μια χοάνη στη δεξαμενή νερού, κάθε φορά που προσθέτετε νερό δεν χύνεται κατευθείαν στη δεξαμενή, αλλά χύνεται στη χοάνη για να το αφήσει αργά να προσθέσει. Αυτό το πρόβλημα υπερχείλισης επιλύθηκε, αλλά η ταχύτητα προσθήκης νερού και αργής, και μερικές φορές δεν μπορεί να καλύψει την ταχύτητα της διαρροής. Έτσι προσπάθησε να αλλάξει τη χοάνη διαφορετικών μεγεθών και διαμέτρων για να ελέγξει την ταχύτητα προσθήκης νερού και τελικά βρήκε ικανοποιητική χοάνη. Ο χρόνος της διοχέτευσης ονομάζεται αναπόσπαστος χρόνος.
Η Xiaoming έπνιξε τελικά ένα αναστεναγμό, αλλά οι απαιτήσεις της εργασίας ξαφνικά αυστηρά, η επικαιρότητα των απαιτήσεων ελέγχου της στάθμης του νερού βελτιώθηκε σημαντικά, μόλις η στάθμη του νερού είναι πολύ χαμηλή, πρέπει να προσθέσετε αμέσως το νερό στην απαιτούμενη θέση και δεν μπορεί να μην μπορεί Να είστε πάρα πολύ υψηλότεροι ή να μην πληρώνετε τους μισθούς. Xiaoming και πάλι δύσκολη! Έτσι άνοιξε τον εγκέφαλό του, τελικά αφήστε το να σκεφτεί έναν τρόπο, συχνά βάζοντας μια κατσαρόλα από εφεδρικό νερό στο πλάι, μόλις βρεθεί η στάθμη του νερού, όχι μέσω της χοάνης είναι μια κατσαρόλα νερού κάτω, έτσι ώστε η επικαιρότητα είναι εγγυημένη, αλλά η στάθμη του νερού θα είναι μερικές φορές πολύ υψηλότερη. Ζήτησε επίσης τη θέση της επιφάνειας του νερού πάνω από ένα σημείο θα σπάσει μια τρύπα στο νερό και στη συνέχεια θα συνδέσει ένα σωλήνα στο κάτω μέρος του εφεδρικού κάδου, έτσι ώστε περισσότερο νερό να διαρρεύσει από την κορυφή της τρύπας. Η ταχύτητα με την οποία διαρρέει αυτό το νερό ονομάζεται διαφορικός χρόνος.
Η ιστορία του πειράματος του Ming είναι ένα βήμα προς βήμα ανεξάρτητο, αλλά τα πραγματικά εργαλεία νερού, το διαμέτρημα χοάνης, το μέγεθος της οπής υπερχείλισης ταυτόχρονα θα επηρεάσει την ταχύτητα του νερού, το μέγεθος της υπέρβασης της στάθμης του νερού, κάντε το Πίσω του πειράματος, συχνά πρέπει να τροποποιήσει την αλλαγή των αποτελεσμάτων του προηγούμενου πειράματος.
Άνθρωποι με έλεγχο PID με βραστήρα στο φλιτζάνι νερό τυπωμένο με κλίμακα μισού φλιτζάνι νερό μετά τη στάση
Ορισμός τιμής: κλίμακα μισού φλιτζάνι του κυπέλλου νερού.
Πραγματική τιμή: Η πραγματική ποσότητα νερού στο κύπελλο νερού.
Τιμές εξόδου: Η ποσότητα νερού που χύνεται από το βραστήρα και η ποσότητα νερού που βγήκε από το κύπελλο.
Μέτρηση: ανθρώπινα μάτια (ισοδύναμα με αισθητήρες)
Αντικείμενο εκτέλεσης: Άνθρωπος
Θετική εκτέλεση:
Αντιθέτως εκτέλεση:
1p αναλογικός έλεγχος, δηλαδή οι άνθρωποι βλέπουν την ποσότητα νερού στο κύπελλο δεν φτάνει μισό φλιτζάνι κλίμακα νερού, σύμφωνα με μια ορισμένη ποσότητα νερού από τον βραστήρα στο βασιλιά του φλιτζάνι νερού που χύνεται ή η ποσότητα Το νερό στο φλιτζάνι νερό πάνω από την κλίμακα, με μια ορισμένη ποσότητα νερού από το φλιτζάνι νερό που βγαίνει έξω, αυτή η ενέργεια μπορεί να οδηγήσει σε λιγότερο από μισό φλιτζάνι ή περισσότερο από μισό φλιτζάνι στη στάση.
Σημείωση: Ο αναλογικός έλεγχος είναι μία από τις απλούστερες μεθόδους ελέγχου. Η έξοδος του ελεγκτή του είναι ανάλογη με το σήμα σφάλματος εισόδου. Το σφάλμα σταθερής κατάστασης υπάρχει στην έξοδο του συστήματος όταν υπάρχει διαθέσιμος μόνο αναλογικός έλεγχος.
2pi Ολοκληρωμένος έλεγχος, δηλαδή, σύμφωνα με μια ορισμένη ποσότητα νερού στο κύπελλο νερού, αν διαπιστώσετε ότι η ποσότητα νερού στο κύπελλο δεν έχει κλίμακα, συνεχίζετε να ρίχνετε και στη συνέχεια διαπίστωσε ότι η ποσότητα νερού είναι περισσότερο Από το μισό φλιτζάνι, το νερό έπεσε από το κύπελλο στο εξωτερικό, και στη συνέχεια επανειλημμένα δεν αρκετό για να ρίξει το νερό και περισσότερο σηκώθηκε μέχρι να φτάσει η ποσότητα νερού στην κλίμακα.
Σημείωση: Στο Integral I Control, η έξοδος του ελεγκτή είναι ανάλογη προς το ολοκλήρωμα του σήματος σφάλματος εισόδου. Για ένα αυτόματο σύστημα ελέγχου, εάν υπάρχει σφάλμα σταθερής κατάστασης μετά την είσοδο στη σταθερή κατάσταση, το σύστημα ελέγχου λέγεται ότι έχει σφάλμα σταθερής κατάστασης ή απλά σύστημα με σφάλμα σταθερής κατάστασης (σύστημα με σφάλμα σταθερής κατάστασης). Προκειμένου να εξαλειφθεί το σφάλμα σταθερής κατάστασης, πρέπει να εισαχθεί ένας "αναπόσπαστος όρος" στον ελεγκτή. Ο ολοκληρωμένος όρος ενσωματώνει το σφάλμα ανάλογα με το χρόνο και αυξάνεται με το χρόνο. Έτσι, ακόμη και αν το σφάλμα είναι μικρό, ο αναπόσπαστος όρος αυξάνεται με το χρόνο και οδηγεί την έξοδο του ελεγκτή να αυξηθεί έτσι ώστε το σφάλμα σταθερής κατάστασης να μειωθεί περαιτέρω μέχρι να ισοδυναμεί με μηδέν. Επομένως, ο αναλογικός ελεγκτής (PI), επομένως, επιτρέπει στο σύστημα να εισάγει σταθερή κατάσταση χωρίς σφάλμα σταθερής κατάστασης.
3pid διαφορικό έλεγχο, δηλαδή το ανθρώπινο μάτι κοιτάζοντας το φλιτζάνι νερό και την απόσταση από την κλίμακα, όταν το χάσμα είναι πολύ μεγάλο, ο βραστήρας με μεγάλη ποσότητα νερού που πρέπει να χυθεί, όταν οι άνθρωποι βλέπουν την ποσότητα του νερού είναι Κοντά στην κλίμακα, μειώστε την έξοδο του νερού του βραστήρα και πλησιάζοντας αργά στην κλίμακα, μέχρι να σταματήσει στο φλιτζάνι της κλίμακας. Εάν το νερό σταματήσει στην ακριβή θέση της κλίμακας, δεν υπάρχει στατικός διαφορικός έλεγχος. Εάν σταματήσει κοντά στην κλίμακα, υπάρχει στατικός διαφορικός έλεγχος.
Σημείωση: Σε διαφορικό έλεγχο D, η έξοδος του ελεγκτή είναι ανάλογη προς τη διαφορά του σήματος σφάλματος εισόδου (δηλαδή, ο ρυθμός μεταβολής του σφάλματος).
Στην πρακτική της μηχανικής, ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος νόμος για τον έλεγχο των ρυθμιστών για αναλογικό, ολοκληρωμένο, διαφορικό έλεγχο, που αναφέρεται ως έλεγχος PID, επίσης γνωστός ως ρύθμιση PID. Αξιόπιστο, εύκολο να προσαρμοστεί και έχει γίνει μια από τις κύριες τεχνολογίες του βιομηχανικού ελέγχου.
Όταν η δομή και οι παράμετροι του ελεγχόμενου αντικειμένου δεν μπορούν να κατακτηθούν πλήρως ή να μην έχουν πρόσβαση σε ακριβή μαθηματικά μοντέλα, η θεωρία ελέγχου άλλων τεχνολογιών είναι δύσκολη στη χρήση, η δομή και οι παραμέτρους του ελεγκτή συστήματος πρέπει να βασίζονται στην εμπειρία και τον εντοπισμό του πεδίου Για να προσδιοριστεί, όταν η εφαρμογή της τεχνολογίας ελέγχου PID είναι η πιο βολική.
Ελεγκτής PID
Οι ελεγκτές PID χρησιμοποιούνται ευρέως στον έλεγχο της βιομηχανικής διαδικασίας. Περίπου το 95% των λειτουργιών κλειστού βρόχου σε βιομηχανικούς αυτοματισμούς χρησιμοποιούν ελεγκτές PID. Ο ελεγκτής συνδυάζεται με τέτοιο τρόπο ώστε να παράγει ένα σήμα ελέγχου. Ως ελεγκτής ανατροφοδότησης, παραδίδει την έξοδο ελέγχου στο επιθυμητό επίπεδο. Πριν από την εφεύρεση των μικροεπεξεργαστών, τα αναλογικά ηλεκτρονικά εφάρμοσαν τον έλεγχο PID. Αλλά σήμερα όλοι οι ελεγκτές PID αντιμετωπίζονται από μικροεπεξεργαστές. Οι προγραμματιζόμενοι ελεγκτές λογικής έχουν επίσης ενσωματωμένες οδηγίες ελεγκτή PID.
Χρησιμοποιώντας έναν απλό ελεγκτή μεταγωγής χαμηλού κόστους, είναι δυνατές μόνο δύο καταστάσεις ελέγχου, όπως πλήρης ή πλήρης απενεργοποίηση. Χρησιμοποιείται για περιορισμένες εφαρμογές ελέγχου όπου αυτές οι δύο καταστάσεις ελέγχου επαρκούν για τον έλεγχο του στόχου. Ωστόσο, ο ταλαντευόμενος χαρακτήρας αυτού του ελέγχου περιορίζει τη χρήση του και επομένως αντικαθίσταται από ελεγκτές PID.
Οι ελεγκτές PID διατηρούν την έξοδο έτσι ώστε να υπάρχει μηδενικό σφάλμα μεταξύ της μεταβλητής διεργασίας και της σημερινής/επιθυμητής εξόδου μέσω λειτουργίας κλειστού βρόχου.PID χρησιμοποιεί τρεις βασικές συμπεριφορές ελέγχου, οι οποίες εξηγούνται παρακάτω.
P-Controller:
Ο αναλογικός ή ο-ελεγκτής P δίνει μια έξοδο ανάλογη προς το τρέχον σφάλμα E (t). Συγκρίνει την επιθυμητή τιμή ή τη ρύθμιση της τιμής με την πραγματική τιμή ή τη διαδικασία ανάδρασης. Το σφάλμα που λαμβάνεται πολλαπλασιάζεται με τη σταθερά αναλογικότητας για να ληφθεί η έξοδος. Εάν η τιμή σφάλματος είναι μηδενική, αυτή η έξοδος του ελεγκτή είναι μηδενική.
Αυτός ο ελεγκτής πρέπει να είναι προκατειλημμένος ή να επαναφέρεται με το χέρι όταν χρησιμοποιείται από μόνο του. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ποτέ δεν φτάνει σε σταθερή κατάσταση. Παρέχει σταθερή λειτουργία, αλλά διατηρεί πάντα το σφάλμα σταθερής κατάστασης. Καθώς αυξάνεται η σταθερά KC αναλογικότητας, η ταχύτητα απόκρισης αυξάνεται.
Ι-ελεγκτής
Δεδομένου ότι ο Ρ-ελεγκτής έχει πάντα μια απόκλιση μεταξύ της μεταβλητής διεργασίας και του σημείου καθορισμού, απαιτείται ο ελεγκτής Ι, η οποία παρέχει την απαραίτητη ενέργεια για την εξάλειψη του σφάλματος σταθερής κατάστασης. Ενσωματώνει το σφάλμα για μια χρονική περίοδο έως ότου η τιμή σφάλματος φτάσει στο μηδέν. Διατηρεί την τιμή μηδενικού σφάλματος για την τελική μονάδα ελέγχου.
Όταν εμφανιστεί αρνητικό σφάλμα, ο ολοκληρωμένος έλεγχος μειώνει την παραγωγή του. Περιορίζει την ταχύτητα απόκρισης και επηρεάζει τη σταθερότητα του συστήματος. Η ταχύτητα απόκρισης αυξάνεται μειώνοντας το ολοκληρωμένο κέρδος KI.
Στο παραπάνω σχήμα, το σφάλμα σταθερής κατάστασης μειώνεται καθώς το κέρδος του ελεγκτή Ι μειώνεται. Ως επί το πλείστον, οι ελεγκτές PI είναι ιδιαίτερα χρήσιμοι σε καταστάσεις όπου δεν απαιτείται απόκριση υψηλής ταχύτητας.
Όταν χρησιμοποιείται ένας ελεγκτής PI, η έξοδος I-Controller περιορίζεται σε βαθμό που ξεπερνά τον ενσωματωμένο κορεσμό, όπου η ολοκληρωμένη παραγωγή ωθείται ακόμη και όταν η κατάσταση μηδενικού σφάλματος αυξάνεται λόγω της κατάστασης της μη γραμμικότητας στο εν λόγω εργοστάσιο.
D-ελεγκτής
Ο I-Controller δεν έχει τη δυνατότητα να προβλέψει λάθος μελλοντική συμπεριφορά. Έτσι αντιδρά κανονικά μόλις αλλάξει το σημείο ρύθμισης. Ο D-Controller ξεπερνά αυτό το πρόβλημα προβλέποντας εσφαλμένη μελλοντική συμπεριφορά. Η έξοδος του εξαρτάται από το ρυθμό μεταβολής του σφάλματος σε σχέση με το χρόνο, πολλαπλασιασμένο με διαφορική σταθερά. Παρέχει εκκίνηση στην έξοδο που αυξάνει την απόκριση του συστήματος.
Στο παραπάνω σχήμα, ο ελεγκτής D έχει περισσότερη ανταπόκριση από τον ελεγκτή PI και ο χρόνος συσσώρευσης της εξόδου μειώνεται. Βελτιώνει τη σταθερότητα του συστήματος αντισταθμίζοντας την καθυστέρηση φάσης που προκαλείται από τον ελεγκτή Ι. Η αύξηση του διαφορικού κέρδους θα βελτιώσει την ανταπόκριση.
Ο ρόλος του ελεγκτή PID
Ρόλος αναλογικής ρύθμισης
Αναλογική απόκριση στην απόκλιση του συστήματος, μόλις το σύστημα αποκλίνει, η αναλογική ρύθμιση παράγει αμέσως ρύθμιση για να μειώσει την απόκλιση. Η μεγάλη αναλογικότητα μπορεί να επιταχύνει την ρύθμιση και να μειώσει το σφάλμα, αλλά πολύ μεγάλο ποσοστό καθιστά τη σταθερότητα της μείωσης του συστήματος και ακόμη και να προκαλέσει αστάθεια του συστήματος.
Αναπόσπαστη ρύθμιση
Κάνει το σύστημα να εξαλείψει το σφάλμα σταθερής κατάστασης και να βελτιώνει τον βαθμό μη διαφοροποίησης. Επειδή υπάρχει σφάλμα, η ολοκληρωμένη ρύθμιση εκτελείται μέχρι να μην υπάρχει διαφορά, η ολοκληρωμένη ρύθμιση σταματά και η ολοκληρωμένη ρύθμιση εξάγει μια σταθερή τιμή. Η αντοχή του ολοκληρωμένου αποτελέσματος εξαρτάται από την ολοκληρωμένη χρονική σταθερά Ti, το μικρότερο Ti είναι, τόσο ισχυρότερο είναι το ολοκληρωμένο αποτέλεσμα. Αντίθετα, εάν το Ti είναι μεγάλο, το ολοκληρωμένο αποτέλεσμα είναι αδύναμο και η προσθήκη ολοκληρωμένης ρύθμισης μπορεί να καταστήσει τη μείωση της σταθερότητας του συστήματος και η δυναμική απόκριση γίνεται πιο αργή.
Διαφορική ρύθμιση
Η διαφορική δράση αντικατοπτρίζει τον ρυθμό μεταβολής του σήματος απόκλισης του συστήματος, με προβλεψιμότητα, μπορεί να προβλέψει την τάση των αλλαγών απόκλισης, έτσι ώστε να μπορεί να παράγει μπροστά από τον ρόλο ελέγχου στην απόκλιση δεν έχει σχηματιστεί πριν, έχει εξαλειφθεί από τη διαφορική ρύθμιση. Η διαφορική δράση για την παρεμβολή θορύβου έχει ενισχυτικό αποτέλεσμα, τόσο πολύ ισχυρή συν τη διαφορική ρύθμιση, το σύστημα δεν είναι καλό για αντι-παρέμβαση.
PID Control Development DiveLe
Στη διαδικασία παραγωγής προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα των προϊόντων, η αύξηση της παραγωγής, η εξοικονόμηση πρώτων υλών, η διαχείριση της παραγωγής και η διαδικασία παραγωγής είναι πάντα στη βέλτιστη κατάσταση λειτουργίας. Επομένως, παράγεται μια μέθοδος βέλτιστου ελέγχου, η οποία ονομάζεται προσαρμοστικός έλεγχος. Σε αυτόν τον τύπο ελέγχου, το σύστημα απαιτείται να μπορεί να ρυθμίζει αυτόματα το σύστημα ανάλογα με τις αλλαγές στις μετρούμενες παραμέτρους, το περιβάλλον και το κόστος των πρώτων υλών, έτσι ώστε το σύστημα να βρίσκεται πάντα σε μια βέλτιστη κατάσταση. Ο προσαρμοστικός έλεγχος αποτελείται από τρία εξαρτήματα: εκτίμηση απόδοσης (διάκριση), λήψη αποφάσεων και τροποποίηση. Είναι η κατεύθυνση ανάπτυξης του συστήματος ελέγχου μικροϋπολογιστών. Ωστόσο, επειδή ο νόμος για τον έλεγχο είναι δύσκολο να κατανοηθεί, οπότε η προώθηση κάποιων δύσκολων επίλυσης του προβλήματος. Στο προσαρμοστικό έλεγχο PID έρχεται με μερικά έξυπνα χαρακτηριστικά, όπως τα ζωντανά πλάσματα μπορούν να προσαρμοστούν στις αλλαγές στις εξωτερικές συνθήκες. Υπάρχει επίσης ένα σύστημα αυτο-μάθησης, είναι πιο έξυπνο.