Diferencialinis proporcinis-integralus valdiklis yra įrenginys, kuris yra įdiegtas automatinėse sistemose, kad būtų palaikomas tam tikras parametras, kuris gali keistis.
Iš pirmo žvilgsnio viskas painu, bet PID valdymą galima paaiškinti ir manekenams, t.y. žmonių, kurie nėra gerai susipažinę su elektroninėmis sistemomis ir įrenginiais.
Turinys
Kas yra PID valdiklis?
PID valdiklis yra į valdymo kilpą įmontuotas įrenginys su privalomu grįžtamuoju ryšiu. Jis skirtas palaikyti nustatytus kontrolinių taškų lygius, pvz., oro temperatūrą.
Įrenginys tiekia valdymo arba išvesties signalą į valdymo įrenginį, remdamasis iš jutiklių arba jutiklių gautais duomenimis. Valdikliai pasižymi dideliu pereinamųjų procesų tikslumo ir užduoties kokybės rodikliais.
Trys PID reguliatoriaus koeficientai ir veikimo principas
PID valdiklio užduotis yra pateikti išvesties signalą, kurio reikia norint palaikyti valdomąjį kintamąjį tam tikrame lygyje. Rodikliui apskaičiuoti naudojama sudėtinga matematinė formulė, kurią sudaro 3 koeficientai - proporcinis, integralinis, diferencinis.
Reguliavimo objektu paimkime indą su vandeniu, kuriame būtina palaikyti tam tikrą temperatūrą, reguliuojant vožtuvo atsidarymo laipsnį garais.
Proporcinė dedamoji atsiranda nesutapimo su įvesties duomenimis momentu. Paprastais žodžiais tariant, tai skamba taip – imamas skirtumas tarp tikrosios ir norimos temperatūros, padauginamas iš reguliuojamo koeficiento ir gaunamas išėjimo signalas, kurį reikia nukreipti į vožtuvą. Tie. vos nukritus laipsniams, prasideda šildymo procesas, jie pakyla virš norimos žymos – išsijungia ar net atšąla.
Tada ateina neatskiriama sudedamoji dalis, skirta kompensuoti aplinkos poveikį ar kitą trikdantį poveikį palaikant mūsų temperatūrą tam tikru lygiu. Kadangi visada yra papildomų veiksnių, turinčių įtakos valdomiems įrenginiams, skaičius jau keičiasi tuo metu, kai gaunami duomenys, skirti apskaičiuoti proporcingą komponentą. Ir kuo didesnė išorinė įtaka, tuo stipresni rodiklio svyravimai. Atsiranda galios šuoliai.
Integruotasis komponentas, remdamasis ankstesnėmis temperatūros reikšmėmis, bando grąžinti savo vertę, jei ji pasikeitė. Procesas išsamiau aprašytas toliau pateiktame vaizdo įraše.
Ir tada reguliatoriaus išėjimo signalas pagal koeficientą yra taikomas temperatūrai padidinti arba sumažinti. Laikui bėgant parenkama išorinius veiksnius kompensuojanti vertė, ir šuoliai išnyksta.
Integralas naudojamas klaidoms pašalinti skaičiuojant statinę paklaidą. Šiame procese svarbiausia pasirinkti teisingą koeficientą, kitaip klaida (neatitikimas) taip pat turės įtakos integruotam komponentui.
Trečiasis PID komponentas yra diferenciatorius. Jis skirtas kompensuoti vėlavimų, atsirandančių tarp poveikio sistemai ir grįžtamojo ryšio, įtaką. Proporcinis valdiklis tiekia maitinimą tol, kol temperatūra pasiekia norimą lygį, tačiau kai informacija patenka į įrenginį, ypač esant didelėms reikšmėms, visada atsiranda klaidų. Tai gali sukelti perkaitimą. Diferencialas numato nuokrypius, atsiradusius dėl vėlavimo ar aplinkos poveikio, ir iš anksto sumažina tiekiamą galią.
PID valdiklio derinimas
PID valdiklio derinimas atliekamas dviem būdais:
- Sintezė apima parametrų skaičiavimą pagal sistemos modelį. Šis nustatymas yra tikslus, tačiau reikalauja gilių žinių apie automatinio valdymo teoriją. Tai priklauso tik inžinieriams ir mokslininkams. Kadangi reikia pašalinti vartojimo charakteristikas ir atlikti daugybę skaičiavimų.
- Rankinis metodas pagrįstas bandymais ir klaidomis. Tam remiamasi jau baigtos sistemos duomenimis, atliekami kai kurie vieno ar kelių reguliatoriaus koeficientų koregavimai. Įjungus ir stebint galutinį rezultatą parametrai pakeičiami reikiama kryptimi. Ir taip toliau, kol pasiekiamas norimas našumo lygis.
Teorinis analizės ir derinimo metodas praktiškai naudojamas retai, o tai lemia valdymo objekto savybių nežinojimas ir daugybė galimų trikdančių poveikių. Dažniau naudojami eksperimentiniai metodai, pagrįsti sistemos stebėjimu.
Šiuolaikiniai automatizuoti procesai įgyvendinami kaip specializuoti moduliai, valdomi reguliatoriaus koeficientų koregavimo programomis.
PID valdiklio paskirtis
PID valdiklis skirtas palaikyti tam tikrą reikšmę reikiamame lygyje – temperatūrą, slėgį, lygį rezervuare, srautą vamzdyne, kažko koncentraciją ir pan., keičiant valdymo veiksmus ant pavarų, tokių kaip automatiniai valdymo vožtuvai, jo nustatymui naudojant proporcingus, integruojančius, diferencijuojančius dydžius.
Naudojimo tikslas – gauti tikslų valdymo signalą, galintį valdyti dideles pramonės šakas ir net elektrinių reaktorius.
Temperatūros valdymo pavyzdys
Dažnai temperatūrai valdyti naudojami PID valdikliai, paimkime paprastą vandens šildymo bake pavyzdį ir apsvarstykime šį automatinį procesą.
Į indą pilamas skystis, kuris turi būti pašildytas iki norimos temperatūros ir palaikomas tam tikrame lygyje. Bako viduje sumontuotas temperatūros jutiklis - termopora arba atsparumo termometras ir yra tiesiogiai prijungtas prie PID valdiklio.
Norėdami pašildyti skystį, mes tieksime garą, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, su automatiniu valdymo vožtuvu. Pats vožtuvas gauna signalą iš reguliatoriaus.Operatorius į PID reguliatorių įveda nustatytos temperatūros vertę, kuri turi būti palaikoma bake.
Jei valdiklio koeficientai nustatyti neteisingai, vandens temperatūra šoktels, kai vožtuvas bus visiškai atidarytas arba visiškai uždarytas. Tokiu atveju reikia apskaičiuoti PID reguliatoriaus koeficientus ir vėl juos įvesti. Jei viskas bus padaryta teisingai, po trumpo laiko sistema išlygins procesą ir temperatūra bake bus palaikoma tam tikrame lygyje, o valdymo vožtuvo atsidarymo laipsnis bus vidurinėje padėtyje.
Panašūs straipsniai:
