Tarkvara PID-kontroller. Mis on PID regulaator? PID-kontrolleri komponendid
1. Lülitage regulaator käsirežiimile, oodake, kuni protsess stabiliseerub, ja tehke ühekordne muudatus väljundsignaalis (väljundis klapile) X, mis annab protsessimuutujale Y vastuvõetava vastuse (joonis 1).
2. Pärast vastuse saamist pöörduge tagasi kontrolleri signaali väljundparameetri esialgse väärtuse juurde. Protsessi muutuja peaks samuti taastama oma algse väärtuse. Kui erinevus on märkimisväärne, proovige vastust uuesti.
3. Määrake protsessi võimendus (Kp=Y/X), viiteaeg d ja ajakonstant T, keskmistades ülemise ja alumise vastuse väärtusi.
4. Arvutage PID-regulaatori häälestuskoefitsiendid, kasutades tabelis 1 toodud valemeid.
5. Regulaatori stabiilsemaks tööks võib osutuda vajalikuks suletud ahela ajakonstandi (E) suurendamine.
Joonis 1. Protsessi reaktsioon astmeefektidele.
Tabel 1. PID-regulaatorite koefitsientide arvutamise valemid
Kus: X – väljundi mõju muutuse väärtus (%);
Y – protsessimuutuja muutuse väärtus (% mastaabist);
Kp – protsessi võimendus;
d – protsessi reaktsiooni viivitusaeg (minutites);
T – protsessi ajakonstant (minutites);
E – määratud suletud ahela ajakonstant (minutites). Minimaalne võimalik aeg, mille jooksul reguleeritav kontroller suudab protsessimuutuja väärtuse sihtmärgini viia.
Kp=Y/X
E=T+d
Regulaatori stabiilsemaks tööks tuleb E väärtust suurendada.
Kaskaadkontrollerite konfigureerimisel konfigureeritakse esmalt alamkontroller, seejärel ülemkontroller. Lisaks peab juhtkontrolleri ajakonstant E olema vähemalt 5 korda suurem kui alamkontrolleri ajakonstant E.
PID-regulaatori häälestamine maksimaalse võimenduse meetodil (meetod nr 2).
1. Lülitage regulaator käsitsi töörežiimile, kui protsess on piisavalt stabiilne ja paigaldusel pole oodata järske kõrvalekaldeid seatud režiimist. Määrake Td (kontrolleri diferentseerimiskonstant) ja K (kontrolleri proportsionaalne võimendus) nulliks ja Ti (kontrolleri integreerimiskonstant) maksimaalseks väärtuseks.
2. Märkige üles klapi algne asend juhuks, kui peate selle reguleerimise ajal tagasi pöörduma. Lülitage regulaator automaatrežiimile.
3. Suurendage järk-järgult proportsionaalse võimenduse väärtust, kuni võnkumine algab. On vaja tagada, et võnkumiste amplituud oleks konstantne. Kui võnkumised on kasvava amplituudiga, siis tuleb proportsionaalkoefitsienti vähendada. Tugeva kõikumise korral tuleb regulaator lülitada manuaalrežiimile, seada väljundi väärtus sammus 2 meelde jäänud ventiilile, vähendada proportsionaalset koefitsienti ja proovida uuesti. Kui saavutatakse ühtlane võnkumine, mõõdetakse võnkeperiood tc (aeg, mis kulub ühe täistsükli sooritamiseks) (vt joonis 2). Saadud proportsionaalne koefitsient on antud juhtimissüsteemi maksimaalne (Kmax).
4. Saadud tc ja Kmax põhjal arvutage tabelis 2 toodud valemite abil välja PID-regulaatori häälestuskoefitsiendid.
Joonis 2. Võnkeperioodi määramine
Tabel 2. PID-regulaatorite koefitsientide arvutamise valemid
Regulaatorite häälestamise üldreeglid:
Regulaator ei tööta korralikult, kui klapp on peaaegu täielikult suletud või peaaegu täielikult avatud.
Regulaatorit tuleb reguleerida skaala tsoonis, kus see eeldatavasti töötab.
Diferentsiaalkomponenti ei tohiks kasutada vooluregulaatorite jaoks.
Madalaid integraalväärtusi ei tohiks tasemekontrollerites kasutada.
Tasemeregulaatorites ei tohiks kasutada diferentsiaalkomponendi mõju.
Pärast kontrolleri reguleerimist on vaja kontrollida selle stabiilsust, muutes kontrollväärtust olulisel määral. Kui täheldatakse kogunemist, on vaja kasumit vähendada.
Tuleb meeles pidada, et suured Ti väärtused ja väikesed Td väärtused on regulaatori stabiilsuse jaoks ohutud.
Kui mõõtmistulemused on mürarikkad, on diferentsiaalkomponendi kasutamine reeglina võimatu. Mitte mingil juhul ei tohi paigaldada diferentsiaalkomponenti, mis ületab lahutamatu komponendi.
Kaskaadkontrollerite seadistamisel peaks juhtkontrolleri integratsiooniaeg olema 4 korda pikem kui alamkontrolleri integratsiooniaeg.
Märkus. Pärast kontrolleri seadistamist meetodi 1 või meetodi 2 abil saate kontrolleri täpsemaks tööks reguleerida selle koefitsiente vastavalt joonisele 3.
Joonis 3. Graafikud kontrolleri seadistuste selgitamiseks.
PID-regulaatorite seadistamise kohta saate tutvuda lisamaterjalidega.
Saate lisateavet regulaatorite ja regulaatori tööalgoritmide kohta.
Saadud teadmiste kinnistamiseks soovitame kasutada juhtimisahelate simuleerimise programmi
Võib väita, et kõrgeima jõudluse annab P-seadus, - suhte tp / T d alusel .
Kui aga P-regulaatori Kr võimendus on väike (enamasti täheldatakse seda viivitusega), siis see ei taga kõrget juhtimistäpsust, sest sel juhul on väärtus suur.
Kui Kp > 10, siis on P-regulaator vastuvõetav ja kui Kp< 10, то требуется введение в закон управления составляющей.
PI regulatsiooni seadus
Praktikas on kõige levinum PI kontroller, millel on järgmised eelised:
- Pakub nullreguleerimist.
- Üsna lihtne seadistada, sest... Reguleeritakse ainult kahte parameetrit, nimelt võimendust Kp ja integreerimisajakonstanti Ti. Sellises kontrolleris on võimalik optimeerida suhte Kp/Ti-min väärtust, mis tagab juhtimise minimaalse võimaliku ruutkeskmise regulatsiooniga.
- Madal müratundlikkus mõõtmistel (erinevalt PID-kontrollerist).
PID kontrolli seadus
Kõige kriitilisemate juhtkontuuride jaoks võime soovitada kasutada , pakkudes süsteemis kõrgeimat jõudlust.
Pange tähele, et seda tehakse ainult optimaalsete seadistustega (konfigureeritud on kolm parameetrit).
Süsteemi viivituse suurenemisega suurenevad järsult negatiivsed faasinihked, mis vähendab regulaatori diferentsiaalkomponendi mõju. Seetõttu muutub suurte viivitustega süsteemide PID-regulaatori kvaliteet võrreldavaks PI-regulaatori kvaliteediga.
Lisaks põhjustab müra esinemine mõõtekanalis PID-regulaatoriga süsteemis kontrolleri juhtsignaali olulisi juhuslikke kõikumisi, mis suurendab juhtimisvea dispersiooni ja mehhanismi kulumist.
Seega tuleks PID-regulaator valida suhteliselt madala mürataseme ja kontrolli viivitusega juhtimissüsteemide jaoks. Selliste süsteemide näideteks on temperatuuri reguleerimissüsteemid.
P-regulaator - See on regulaator, milles μ on võrdeline σ-ga, st μ = – Kσ.
Kui sisendväärtus σ hüppab väärtuse võrra (–10ºС), liigub reguleeriva keha värav järsult uude μ - asendisse (joonis 2.10).
Joon.2.10. P-regulaatori regulatsiooniseadus.
Sellise reguleerimise eelis: reguleeriv organ liigub kiiresti uuele ametikohale, s.o. suur reguleerimiskiirus (t – aeg).
Puudus: esineb jääkhälve, s.t. on mingi juhtimisviga.
I-regulaator See on regulaator, milles μ on võrdeline integraaliga σ
Kui sisendväärtus hüppab väärtuse võrra (–10ºС), liigub reguleeriva keha värav aeglaselt uude asendisse (joonis 2.11).
Joon.2.11. I-regulaatori regulatsiooni seadus.
Eelis: kontrollitava parameetri jääkhälve sihtväärtusest puudub.
Puudus: väike registreerimiskiirus, s.t. katik liigub aeglaselt uude asendisse.
PI kontroller - See paralleelühendus kaks eelmist regulaatorit (P ja I - regulaatorid). See regulaator ühendab P ja I regulaatorite positiivsed küljed. PI-regulaatori puhul (joonis 2.12) liigutab juhtimistoiming μ paisu võrdeliselt parameetri σ kõrvalekaldega ja kõrvalekalde σ integraaliga.
Kus: K, T ja on kontrolleri sätted. Nagu näete, on selle seaduse valem kahe eelmise valemi summa. Reguleeriva asutuse värav läbib osa teest järsult vastavalt P-seadusele ja ülejäänud osa - aeglaselt vastavalt I-seadusele.
Joon.2.12. PI kontrolleri kontrolli seadus
Regulaatorid ettemaksega
PD regulaator - See on regulaator (joonis 2.13), milles väljundsignaal μ on võrdeline sisendsignaaliga σ ja tuletis dσ/dt, s.o.
Joon.2.13. PD regulaatori regulatsiooni seadus.
Tuletis dσ/dt iseloomustab kontrollitava muutuja muutumise (hälbe) trendi. Tuletise mõju suurus ja märk võimaldavad kontrollerit kuidas ette näha mis suunas ja kui kauaks kõrvale kalduks kontrollitav kogus antud häire mõjul. See ootus võimaldab regulaatoril oma tegevusega ette näha kontrollitava muutuja võimalikku kõrvalekallet. Selle tulemusena viiakse reguleerimisprotsess lõpule lühema ajaga.
Esiteks hüppab katik punktist a punkti b (P – seadus), st. rohkem kui vaja, siis põrkab tagasi punkti b (diferentsiaaltegevus) ja jääb sellesse asendisse.
PID kontroller.
Sellel on 3 vanemat: P-regulaator, I-regulaator, PD-regulaator. Vastavalt sellele lisatakse 3 valemit (joonis 2.14.)
.
Siin: K, T ja T d– Seaded, mida saab käsitsi konfigureerida.
Joon.2.14. PID-kontrolleri kontrolli seadus.
PID seadust kasutatakse kõigis kontrollerites. Esiteks hüppab katik punktist a punkti b (P – seadus), st. rohkem kui vaja, siis põrkab tagasi punkti b (diferentsiaaltegevus) ja seejärel liigub katik aeglaselt lõppasendisse (I - seadus). Tänu sellele viiakse kontrollprotsess läbi lühema ajaga ja väiksema juhtimisveaga.
Üldine informatsioon
Tavaliselt saavutatakse proportsionaal-integraal-tuletise või PID (PID-Proportsional-Integral-Derivative) kontrolleri kasutamisel ja selle õigesti häälestamisel parem juhtimise täpsus võrreldes sisse-välja (relee) kontrolleriga. Kuid kontrolleri optimaalseks reguleerimiseks ja sellest tulenevalt soovitud juhtimiskvaliteedi saavutamiseks on vaja mõista PID-regulaatori mehhanisme ja tööpõhimõtteid.
PID-juhtimise korral ei sõltu juhtsignaal mitte ainult voolu ja seatud väärtuse erinevusest (vea suurus või mittevastavus), vaid ka akumuleeritud veast (integraal) ja vea muutumise kiirusest ajas ( diferentsiaal). Selle tulemusena annab PID-kontroller juhtsignaali väärtuse, mille juures püsib püsiseisundi viga nullini. Juhtimise kvaliteedi määravad paljud tegurid, millest olulisemad on juhtimisobjekti ebamäärasus, kontrolleri sisendi-väljundi täpsus ja välismõjude intensiivsus.
Kus:
Xp - proportsionaalne riba
Ei = (SP-PV) = (seadepunkt-vool) = viga (mittevastavus)
Td - diferentseerumise ajakonstant
∆Ei - naabermõõtmiste vigade erinevus (Ei - Ei-1)
∆tmeas - kõrvuti asetseva mõõtmiste vaheline aeg (ti - t i-1)
Ti – integreerimise ajakonstant
- i-nda sammuga kogunenud mittevastavuste arv (terviksumma)
On lihtne näha, et juhtsignaal on kolme komponendi summa: proportsionaalne (termin 1), diferentsiaal (termin 2) ja integraal (termin 3).
Proportsionaalne komponent sõltub vooluveast Ei ja kompenseerib vooluvea võrdeliselt selle suurusega.
Diferentsiaalkomponent sõltub vea ∆Ei / ∆tmeas muutumiskiirusest ja kompenseerib äkilisi häireid.
Integreeritud komponent akumuleerib juhtimisvea, mis võimaldab PID-regulaatoril püsiseisundis säilitada nullvea (kõrvaldab staatilise juhtimisvea).
Tavaliselt on PID-regulaatoril lisaks kolmele koefitsiendile (Xp, Ti, Td) täiendavad parameetrid. Vaatleme neid üksikasjalikumalt, kasutades ekraanipildi näidet seadme " " PID-regulaatori parameetrite menüüst.
| Riis. 1 |
 |
Seadmes võib olla mitu PID juhtimiskanalit (väljundit) ja igaühel neist on oma parameetrid. Seetõttu valige esimeses veerus soovitud kanal.
Juhtobjekti tagasiside allikaks (praegune juhitav väärtus) võib olla seadme suvaline mõõtekanal, seega tuleb veerus OMANIK valida soovitud mõõtekanal.
PID-regulaator saab juhtida nii otsese loogikaseaduse (ahju juhtimine) kui ka pöördloogika seaduse (külmutusseadme juhtimine) järgi. Valige soovitud tööloogika.
Seadepunkt (SP) on soovitud väärtus, milleni kontroller peaks jõudma püsiolekusse.
Xp - proportsionaalsustsoon. See on seatud juhitava väärtuse ühikutes (termostaadi puhul kraadides). Proportsionaalriba nimetatakse nn, kuna ainult selles ((SP - Xp)…(SP + Xp)) suudab PID-regulaatori proportsionaalne komponent genereerida väljundi juhtsignaali võimsust proportsionaalselt veaga. Ja väljaspool selle piire on võimsus võrdne kas 0% või 100%. Seega, mida kitsam on see tsoon, seda kiirem on regulaatori reaktsioon, kuid liiga suur kiirus võib viia süsteemi isevõnkuvasse režiimi.
Ti on integratsiooni ajakonstant.
Td on diferentseerumise ajakonstant.
Praegune võimsus on teabe parameeter.
Minimaalne ja maksimaalne võimsus määravad PID-regulaatori väljundi võimsuspiirangud.
Hädatoide on võimsus, mida regulaator genereerib anduri või mõõtekanali talitlushäirete korral. Nii saate tagada külmakambris negatiivse temperatuuri või vältida ahju jahtumist ka hädaolukorras.
Viimane parameeter on PWM-i periood. See parameeter on kõigi PID-regulaatorite puhul sama, kuna PWM-kanalid sünkroonitakse üksteisega ühest taimerist. PWM-signaal võimaldab reguleerida võimsust, reguleerides signaali töötsüklit (impulsi laiust reguleeritakse konstantse modulatsioonisagedusega). PWM-biti suurus (võimsuse positsioonide arv) on 8192 diskreeti (13 bitti). PWM periood (1 ms kuni 250 sek). See parameeter sõltub toitejuhtlülitite tüübist ja lülitusvõimalustest (m.b. relee, starter, pooljuhtrelee, triac). Mida kõrgem on lülitussagedus (lühem periood), seda suuremad on soojuskaod lülitites (kadude ruutsõltuvus sagedusest) ja seda suurem on mehaaniliste lülitite kulumine, kuid seda parem on reguleerimise kvaliteet. Oluline on leida kuldne kesktee.
Proportsionaalse komponendi (Xp) seadistamine
Enne proportsionaalriba seadistamist lülitatakse integraal- ja diferentsiaalkomponendid välja, integreerimiskonstant seatakse maksimaalsele võimalikule (Ti = max) ja diferentseerimiskonstant minimaalsele võimalikule (Td = 0). Ohutu seadeväärtuse väärtus on võrdne (0,7…0,9) × SP, kus SP on reguleeritava süsteemi tegelik seadeväärtus. Proportsionaalne riba on seatud minimaalsele võimalikule (Xp = 0).
Sel juhul täidab regulaator kahepositsioonilise releeregulaatori funktsioone, mille hüsterees on võrdne nulliga. Mööduv reaktsioon registreeritakse.
| Riis. 2 |
 |
Tο on süsteemi algtemperatuur;
Tsp - seatud temperatuur (seadepunkt);
∆T - temperatuurikõikumiste vahemik;
∆t - temperatuurikõikumiste periood.
Seadke proportsionaalne riba temperatuurikõikumiste vahemikuga võrdseks: Xp = ∆T. See väärtus teenib
proportsionaalsustsooni esimene lähendus.
Astmereaktsiooni tuleks uuesti analüüsida ja vajaduse korral proportsionaalse riba väärtust kohandada. Siirdekarakteristikute võimalikud valikud on näidatud joonisel fig. 3.
| Riis. 3 |
 |
Sammuvastuse tüüp 1: proportsionaalne riba väärtus on väga väike, astmeline reaktsioon pole kaugeltki optimaalne. Proportsionaalset riba tuleks oluliselt suurendada.
Mööduva reaktsiooni tüüp 2: mööduva reaktsiooni korral täheldatakse summutatud võnkumisi (5–6 perioodi). Kui tulevikus on plaanis kasutada PID-regulaatori diferentsiaalkomponenti, siis on valitud proportsionaalriba väärtus optimaalne. Sel juhul loetakse proportsionaalse vahemiku reguleerimine lõpetatuks.
Kui diferentsiaalkomponente tulevikus ei kasutata, on soovitatav proportsionaalset riba veelgi suurendada, et saada 3. või 4. tüüpi siirdekarakteristikud.
Mööduva reaktsiooni tüüp 3: mööduv reaktsioon näitab väikest ületamist (ülelöögi) ja kiiresti vaibuvaid võnkumisi (1 kuni 2 perioodi). Seda tüüpi mööduv reaktsioon tagab hea jõudluse ja seatud temperatuuri kiire saavutamise. Enamasti võib optimaalseks pidada seda, kui süsteem lubab ühelt temperatuurilt teisele üleminekul heitmeid (ülekuumenemist).
Ülevõnked kõrvaldatakse proportsionaalse riba edasise suurendamisega, nii et saadakse 4. tüüpi astmeline reaktsioon.
Ülemineku reaktsiooni tüüp 4: temperatuur läheneb sujuvalt püsiseisundi väärtusele ilma tõusu või kõikumiseta. Seda tüüpi mööduvat reaktsiooni võib pidada ka optimaalseks, kuid kontrolleri kiirus on mõnevõrra vähenenud.
Sammuvastuse tüüp 5: väga pikk lähenemine püsiseisundi väärtusele näitab, et proportsionaalne vahemik on liiga suur. Reguleerimise dünaamiline ja staatiline täpsus on siin madal.
Tuleb märkida kahte asjaolu. Esiteks, kõigil ülalkirjeldatud juhtudel ei kattu süsteemi püsitemperatuuri väärtus seadeväärtusega. Mida suurem on proportsionaalne riba, seda suurem on jääk mittevastavus. Teiseks on siirdeprotsesside kestus pikem, mida suurem on proportsionaalsustsoon. Seega tuleks püüda valida võimalikult väike proportsionaalsustsoon. Samal ajal eemaldab kontrolleri lahutamatu osa puhtalt proportsionaalsetele kontrolleritele (P-kontrolleritele) iseloomuliku jääk mittevastavuse.
Diferentsiaalkomponendi (Td) seadistamine
See samm on olemas ainult täisfunktsionaalse PID-regulaatori kasutamisel. Kui diferentsiaalkomponenti ei kasutata (kasutatakse proportsionaalse integraali (PI) kontrollerit), tuleks see samm vahele jätta.
Eelmises etapis määrati proportsionaalsustsoon, mis vastab 2. tüüpi mööduvale reaktsioonile, milles esinevad summutatud võnkumised (vt joonis 3, kõver 2, joonis 4, kõver 1).
| Riis. 4 |
 |
Diferentseerimise ajakonstant Td tuleks seada nii, et üleminekukarakteristikud näeksid välja nagu kõver 2 joonisel fig. 4. Esimese lähendusena tehakse diferentseerumise ajakonstant võrdseks Тд = 0,2×∆t.
Huvitaval kombel välistab diferentsiaalkomponent summutatud võnkumised ja muudab mööduva reaktsiooni sarnaseks tüübiga 3 (vt joonis 3). Sel juhul on proportsionaalsusriba väiksem kui tüübil 3. See tähendab, et reguleerimise dünaamiline ja staatiline täpsus diferentsiaalkomponendi (PD-kontroller) juuresolekul võib olla suurem kui P-kontrolleri puhul.
Integraalse komponendi (Ti) seadistamine
Pärast proportsionaalse komponendi (ja vajadusel ka diferentsiaalkomponendi) reguleerimist saadakse järgmisel joonisel kõveral 1 näidatud siirdereaktsioon.
| Riis. 5 |
 |
Integreeritud komponent on ette nähtud süsteemis määratud temperatuuriväärtuse ja seadeväärtuse vahelise jääk mittevastavuse eemaldamiseks. Integreerimise ajakonstandi reguleerimist tuleks alustada väärtusega Ti = ∆t.
Sammuvastuse tüüp 2: tekib siis, kui integratsiooni ajakonstant on liiga suur. Seadepunktini jõudmine osutub väga hiljaks.
Sammuvastuse tüüp 4: tekib siis, kui integreerimise ajakonstant on liiga väike. Kui integreerimisaja konstanti veelgi vähendada, võivad süsteemis tekkida võnked.
Sammuvastuse tüüp 3: optimaalne.
Kasutatud teabeallikad
- Sabinin Yu.A. Kovchin S.A. "Elektriajami teooria"
- Shreiner R. T. "Elektriajamite allutatud juhtimissüsteemid"
- Olsson, Piani “Digitaalsed automaatika- ja juhtimissüsteemid”
- Materjalid saidilt www.asu-tp.org
Tänane artikkel on pühendatud sellisele suurepärasele asjale nagu. Definitsiooni järgi on proportsionaal-integraal-tuletiskontroller seade tagasisideahelas, mida kasutatakse automaatjuhtimissüsteemides, et säilitada mõõdetud parameetri etteantud väärtust. Kõige sagedamini näete näiteid, kus PID-regulaatorit kasutatakse temperatuuri reguleerimiseks ja minu arvates on see näide suurepärane teooria õppimiseks ja kontrolleri tööpõhimõtte mõistmiseks. Seetõttu käsitleme täna temperatuuri reguleerimise probleemi.
Mis meil siis on?
Esiteks objekt, mille temperatuuri tuleb hoida etteantud tasemel, lisaks tuleb seda temperatuuri reguleerida väljastpoolt. Teiseks, meie seade põhineb mikrokontrolleril, mille abil lahendame probleemi. Lisaks on meil temperatuurimõõtur (see ütleb kontrollerile hetketemperatuuri) ja mingi seade küttekeha võimsuse juhtimiseks. Noh, kuna peame temperatuuri kuidagi seadistama, ühendame mikrokontrolleri arvutiga.
Seega on meil sisendandmed - hetketemperatuur ja temperatuur, milleni objekt tuleb soojendada/jahutada ning väljundis peame saama võimsuse väärtuse, mis tuleb üle kanda kütteelemendile.
Ja sellise ülesande ja tõepoolest iga sarnase ülesande jaoks oleks suurepärane lahendus kasutada proportsionaal-integraal-tuletiskontrollerit 😉
Proportsionaalne komponent.
Siin on kõik lihtne, võtame vajaliku temperatuuri väärtuse (seadepunkti) ja lahutame sellest hetketemperatuuri väärtuse. Saame mittevastavuse (jääk). Saadud ebakõla korrutame koefitsiendiga ja saame võimsuse väärtuse, mis kantakse üle küttekehale. See on kõik) Kuid ainult proportsionaalse komponendi kasutamisel on kaks suurt puudust - esiteks ei ilmne meie mõju mõju koheselt, vaid viivitusega ja teiseks ei võta proportsionaalne komponent arvesse proportsionaalse komponendi mõju. keskkond objektil. Näiteks kui tagasime, et objekti temperatuur on võrdne meile vajaliku väärtusega, võrdus lahknevus nulliga ja koos sellega väljundvõimsus nulliks. Kuid temperatuur ei saa jääda lihtsalt konstantseks, kuna soojusvahetus toimub keskkonnaga ja objekt jahtub. Seega, kui kasutada ainult proportsionaalset komponenti, kõigub temperatuur meile vajaliku väärtuse ümber.
Mõelgem välja, kuidas PID-kontroller lahendab kaks tuvastatud probleemi)
Esimese lahendamiseks kasutage diferentsiaalkomponent. See neutraliseerib kontrollitava muutuja eeldatavaid kõrvalekaldeid, mis võivad tulevikus tekkida. Kuidas? Mõtleme selle nüüd välja!
Seega olgu meie praegune temperatuur väiksem kui vajalik väärtus. Proportsionaalne komponent hakkab tootma elektrit ja soojendama objekti. Diferentsiaalkomponent aitab kaasa võimsusele ja on jääktuletis, mis on samuti võetud teatud koefitsiendiga. Temperatuur tõuseb ja läheneb soovitud väärtusele ning seetõttu on eelmise hetke jääkväärtus suurem kui praegune jääkväärtus ja tuletis on negatiivne. Seega hakkab diferentsiaalkomponent võimsust järk-järgult vähendama enne, kui temperatuur jõuab nõutava väärtuseni. Tundub, et oleme selle lahendanud, meenutagem regulaatori teist probleemi 😉
Ja see aitab meil sellega toime tulla lahutamatu komponent. Kuidas me saame programmi integraali? Ja see on lihtne - lihtsalt jääkväärtuste summeerimise (kogumise) abil on see lahutamatu osa) Tuleme tagasi oma näite juurde. Temperatuur on seatud väärtusest madalam, hakkame soojenema. Kütmise ajal on jääkväärtus positiivne ja koguneb lahutamatusse komponenti. Kui temperatuur “jõudis” meile vajaliku väärtuse, võrdusid proportsionaalsed ja diferentsiaalkomponendid nulliga ning integraalkomponent lakkas muutumast, kuid selle väärtus ei muutunud nulliks. Seega jätkame tänu akumuleeritud integraalile väljundvõimsust ja kütteseade hoiab meile vajalikku temperatuuri, takistades objekti jahtumist. See on nii lihtne ja tõhus =)
Selle tulemusena saame järgmise PID-kontrolleri valemi:
Siin u(t) on soovitud väljundefekt ja e(t)– lahknevuse väärtus.
Sageli muudetakse valem järgmisele kujule, kuid olemus ei muutu:
Võib-olla lõpetame siin, täna mõtlesime välja, kuidas PID-kontroller töötab, ja lähitulevikus mõtleme välja ka, kuidas PID-kontrolleri koefitsiente valida)
