PID kontroller dasturiy ta'minot. PID regulyatori nima? PID kontroller komponentlari
1. Regulyatorni qo'lda rejimga o'tkazing, jarayon barqarorlashguncha kuting va chiqish signalida (valfga chiqish) X bir martalik o'zgarishlarni amalga oshiring, bu Y jarayon o'zgaruvchisiga qabul qilinadigan javobni ta'minlaydi (1-rasm).
2. Javobni olgandan so'ng, boshqaruvchi signalining chiqish parametrining asl qiymatiga qayting. Jarayon o'zgaruvchisi ham asl qiymatiga qaytishi kerak. Agar farq sezilarli bo'lsa, javobni qaytadan sinab ko'ring.
3. Yuqori va pastki javoblarning qiymatlarini o'rtacha hisoblab, jarayonning daromadini (Kp=Y/X), kechikish vaqti d va T vaqt konstantasini aniqlang.
4. 1-jadvalda keltirilgan formulalar yordamida PID kontrollerni sozlash koeffitsientlarini hisoblang.
5. Regulyatorning yanada barqaror ishlashi uchun yopiq tsiklning vaqt konstantasini (E) oshirish kerak bo'lishi mumkin.
Shakl 1. Bosqich effektlariga jarayon javobi.
Jadval 1. PID kontrollerlari uchun koeffitsientlarni hisoblash uchun formulalar
Bunda: X – chiqish ta’sirining o‘zgarishi qiymati (%);
Y – jarayon o‘zgaruvchisi o‘zgarishi qiymati (miqyosda % da);
Kp - jarayonning daromadi;
d – jarayon reaksiyasining kechikish vaqti (daqiqalarda);
T – jarayonning vaqt konstantasi (daqiqalarda);
E – ko'rsatilgan yopiq tsiklning vaqt konstantasi (daqiqa). Sozlanishi boshqaruvchi jarayon o'zgaruvchisining qiymatini belgilangan nuqtaga olib kelishi mumkin bo'lgan minimal vaqt.
Kp=Y/X
E=T+d
Regulyatorning yanada barqaror ishlashi uchun E qiymatini oshirish kerak.
Kaskadli kontrollerlarni sozlashda avval tobe boshqaruvchi, so'ngra asosiy kontroller sozlanadi. Bundan tashqari, etakchi boshqaruvchining E vaqt konstantasi tobe boshqaruvchining E vaqt konstantasidan kamida 5 marta katta bo'lishi kerak.
PID kontrollerni maksimal daromad usuli yordamida sozlash (2-usul).
1. Jarayon etarli darajada barqaror bo'lganda va o'rnatishda belgilangan rejimdan keskin og'ishlar kutilmasa, regulyatorni qo'lda ishlash rejimiga o'tkazing. Td (nazoratchining farqlanish konstantasi) va K (nazoratchining proportsional daromadi) ni nolga, Ti (nazoratchi integratsiya konstantasi) esa maksimal qiymatga o'rnating.
2. Agar sozlash vaqtida unga qaytish kerak bo'lsa, valfning asl holatiga e'tibor bering. Regulyatorni avtomatik rejimga o'tkazing.
3. Tebranish boshlangunga qadar proportsional daromad qiymatini asta-sekin oshiring. Tebranishlarning doimiy amplitudaga ega bo'lishini ta'minlash kerak. Agar tebranishlar ortib borayotgan amplituda bo'lsa, proportsional koeffitsientni kamaytirish kerak. Agar kuchli tebranish bo'lsa, regulyatorni qo'lda rejimga o'tkazish, chiqish qiymatini 2-bosqichda eslab qolingan valfga o'rnatish, proportsional koeffitsientni kamaytirish va qayta urinib ko'rish kerak. Bir xil tebranishlar olinganda, tebranish davri tc ni o'lchang (bir to'liq tsiklni bajarish uchun ketadigan vaqt) (2-rasmga qarang). Olingan proportsional koeffitsient ma'lum bir boshqaruv tizimi (Kmax) uchun maksimal bo'ladi.
4. Olingan tc va Kmax asosida 2-jadvalda keltirilgan formulalar yordamida PID kontrollerning sozlash koeffitsientlarini hisoblang.
Shakl 2. Tebranish davrini aniqlash
Jadval 2. PID kontrollerlari uchun koeffitsientlarni hisoblash uchun formulalar
Regulyatorlarni sozlashning umumiy qoidalari:
Vana deyarli to'liq yopiq yoki deyarli ochiq bo'lsa, regulyator to'g'ri ishlamaydi.
Regulyatorni u ishlashi kerak bo'lgan shkala zonasida sozlash kerak.
Differensial komponent oqim regulyatorlari uchun ishlatilmasligi kerak.
Past darajadagi integral qiymatlar darajali kontrollerlarda ishlatilmasligi kerak.
Differensial komponentning ta'sirini darajali regulyatorlarda ishlatmaslik kerak.
Tekshirish moslamasini sozlagandan so'ng, mos yozuvlar qiymatini sezilarli darajada o'zgartirish orqali uning barqarorligini tekshirish kerak. Agar yig'ilish kuzatilsa, unda daromadni kamaytirish kerak.
Shuni esda tutish kerakki, Ti ning katta qiymatlari va Td ning kichik qiymatlari regulyatorning barqarorligi uchun xavfsizdir.
O'lchov natijalari shovqinli bo'lsa, differentsial komponentdan foydalanish, qoida tariqasida, mumkin emas. Hech qanday holatda siz integral komponentdan oshib ketadigan differensial komponentni o'rnatmasligingiz kerak.
Kaskadli kontrollerlarni o'rnatishda etakchi boshqaruvchining integratsiya vaqti tobe boshqaruvchining integratsiya vaqtidan 4 barobar ko'p bo'lishi kerak.
Eslatma: 1-usul yoki 2-usul yordamida tekshirgichni o'rnatgandan so'ng, boshqaruvchining aniqroq ishlashi uchun siz uning koeffitsientlarini 3-rasmga muvofiq sozlashingiz mumkin.
Shakl 3. Kontroller sozlamalarini aniqlashtirish uchun grafiklar.
PID kontrollerlarini sozlash bo'yicha qo'shimcha materiallar bilan tanishishingiz mumkin.
Regulyatorlar va regulyatorlarning ishlash algoritmlari haqida ko'proq bilib olishingiz mumkin.
Olingan bilimlarni mustahkamlash uchun sizga boshqaruv tsikllarini simulyatsiya qilish dasturidan foydalanishni tavsiya qilamiz
Ta'kidlash joizki, eng yuqori ko'rsatkichlar tomonidan ta'minlanadi P qonuni, - nisbati asosida tp / T d .
Biroq, agar P-regulyatorning Kr daromadi kichik bo'lsa (ko'pincha bu kechikish bilan kuzatiladi), bu boshqaruvning yuqori aniqligini ta'minlamaydi, chunki bu holda qiymat katta.
Agar Kp > 10 bo'lsa, u holda P-regulyator qabul qilinadi va agar Kp bo'lsa< 10, то требуется введение в закон управления составляющей.
PI tartibga solish qonuni
Amalda eng keng tarqalgan PI boshqaruvchisi, quyidagi afzalliklarga ega:
- Nol tartibga solishni ta'minlaydi.
- Sozlash juda oson, chunki... Faqat ikkita parametr o'rnatiladi, ya'ni daromad Kp va integratsiya vaqti doimiysi Ti. Bunday kontrollerda Kp/Ti-min nisbati qiymatini optimallashtirish mumkin, bu esa minimal mumkin bo'lgan ildiz-o'rtacha kvadrat tartibga solish bilan nazoratni ta'minlaydi.
- O'lchovlarda shovqinga nisbatan past sezuvchanlik (PID tekshirgichidan farqli o'laroq).
PID nazorati qonuni
Eng muhim boshqaruv tsikllari uchun biz foydalanishni tavsiya qilishimiz mumkin , tizimdagi eng yuqori samaradorlikni ta'minlash.
Biroq, bu faqat uning optimal sozlamalari bilan amalga oshirilishini unutmang (uchta parametr sozlangan).
Tizimda kechikishning kuchayishi bilan salbiy faza siljishlari keskin oshadi, bu nazoratchining differentsial komponentining ta'sirini kamaytiradi. Shu sababli, katta kechikishlar bo'lgan tizimlar uchun PID tekshirgichining sifati PI tekshirgichining sifati bilan solishtirish mumkin bo'ladi.
Bundan tashqari, PID tekshirgichi bo'lgan tizimda o'lchash kanalida shovqin mavjudligi boshqaruvchi boshqaruv signalida sezilarli tasodifiy tebranishlarga olib keladi, bu esa boshqaruv xatosi va mexanizmning aşınmasını oshiradi.
Shunday qilib, PID tekshirgichi nisbatan past shovqin darajasi va nazorat kechikishi bo'lgan boshqaruv tizimlari uchun tanlanishi kerak. Bunday tizimlarga misollar haroratni nazorat qilish tizimlaridir.
P-regulyator - Bu m s ga proportsional bo'lgan regulyator, ya'ni m = – Ks.
Kirish qiymati s qiymatga (–10ºS) sakrab tushganda, tartibga soluvchi organning eshigi keskin ravishda yangi m - holatiga o'tadi (2.10-rasm).
2.10-rasm. P-regulyatorni tartibga solish qonuni.
Bunday tartibga solishning afzalligi: tartibga soluvchi organ tezda yangi lavozimga o'tadi, ya'ni. tartibga solishning yuqori tezligi (t - vaqt).
Kamchilik: qoldiq og'ish mavjud, ya'ni. nazorat xatosi bor.
I-regulyator Bu m integral s ga proportsional bo'lgan regulyatordir
Kirish qiymati (–10ºS) qiymatga oshganida, tartibga soluvchi korpusning eshigi asta-sekin yangi holatga o'tadi (2.11-rasm).
2.11-rasm. I-regulyatorni tartibga solish qonuni.
Afzallik: boshqariladigan parametrning maqsadli qiymatdan qoldiq og'ishi yo'q.
Kamchilik: ro'yxatga olishning past tezligi, ya'ni. deklanşör asta-sekin yangi holatga o'tadi.
PI boshqaruvchisi - Bu parallel ulanish oldingi ikkita regulyator (P va I - regulyatorlar). Ushbu regulyator P va I regulyatorlarining ijobiy tomonlarini birlashtiradi. PI tekshirgich uchun (2.12-rasm) boshqaruv harakati m sg parametrining og'ishiga va s og'ish integraliga mutanosib ravishda eshikni harakatga keltiradi.
Bu erda: K, T va boshqaruvchi sozlamalari. Ko'rib turganingizdek, bu qonunning formulasi oldingi ikkita formulaning yig'indisidir. Nazorat qiluvchi organning darvozasi yo'lning bir qismini P qonuniga muvofiq to'satdan, qolgan qismi esa I-qonuniga muvofiq asta-sekin bosib o'tadi.
2.12-rasm. PI boshqaruvchisini boshqarish qonuni
Oldindan regulyatorlar
PD regulyatori - Bu regulyator (2.13-rasm), unda chiqish signali m kirish signali s va lotin ds/dt ga proportsional bo'ladi, ya'ni.
2.13-rasm. PD regulyatorini tartibga solish qonuni.
Ds/dt hosilasi boshqariladigan o'zgaruvchining o'zgarish (og'ish) tendentsiyasini tavsiflaydi. Loyidagi ta'sirning kattaligi va belgisi boshqaruvchiga imkon beradi qanday bashorat qilish kerak qaysi yo'nalishda va qancha vaqt chetga chiqqan bo'lardi ma'lum bir buzilish ta'siri ostida boshqariladigan miqdor. Ushbu kutish regulyatorga o'z harakati bilan boshqariladigan o'zgaruvchining mumkin bo'lgan og'ishini taxmin qilish imkonini beradi. Natijada, tartibga solish jarayoni qisqa vaqt ichida yakunlanadi.
Birinchidan, deklanşör a nuqtadan b nuqtaga (P - qonun) sakrab o'tadi, ya'ni. zarur bo'lgandan ko'proq, keyin b nuqtaga (differensial harakat) qaytib keladi va shu holatda qoladi.
PID boshqaruvchisi.
Uning 3 ta ota-onasi bor: P-regulyator, I-regulyator, PD-regulyator. Shunga ko'ra, 3 ta formula qo'shiladi (2.14-rasm).
.
Bu erda: K, T va, T d– Qo‘lda sozlanishi mumkin bo‘lgan sozlamalar.
2.14-rasm. PID kontrollerni boshqarish qonuni.
PID qonuni barcha kontrollerlarda qo'llaniladi. Birinchidan, deklanşör a nuqtadan b nuqtaga (P - qonun) sakrab o'tadi, ya'ni. zarur bo'lgandan ko'ra ko'proq, keyin b nuqtasiga qaytadi (differensial harakat), so'ngra deklanşör asta-sekin oxirgi holatga o'tadi (I - qonun). Natijada, nazorat qilish jarayoni qisqa vaqt ichida va kamroq nazorat xatosi bilan yakunlanadi.
Umumiy ma'lumot
Odatda, proportsional-integral-lotin yoki PID (proporsional-integral-derivativ) kontrollerdan foydalanganda va uni to'g'ri sozlashda, yoqish-o'chirish (rele) boshqaruvchisiga nisbatan yaxshiroq boshqarish aniqligiga erishiladi. Ammo tekshirgichni optimal sozlash va natijada kerakli boshqaruv sifatini olish uchun PID kontrollerning ishlash mexanizmlari va tamoyillarini tushunish kerak.
PID boshqaruvida boshqaruv signali nafaqat joriy va o'rnatilgan qiymat o'rtasidagi farqga (xato yoki nomuvofiqlik kattaligi), balki to'plangan xatoga (integral) va vaqt o'tishi bilan xatoning o'zgarish tezligiga bog'liq ( differentsial). Natijada, PID tekshirgichi barqaror holatdagi xato nolga moyil bo'lgan nazorat signali qiymatini beradi. Boshqarish sifati ko'plab omillar bilan belgilanadi - bu boshqaruv ob'ektining determinizmi, boshqaruvchi kiritish-chiqishning aniqligi va tashqi ta'sirlarning intensivligi;
Qayerda:
Xp - proportsional diapazon
Ei = (SP-PV) = (to'langan nuqta-oqim) = xato (mos kelmasligi)
Td - farqlanish vaqti doimiysi
∆Ei - qo'shni o'lchovlar xatolaridagi farq (Ei - Ei-1)
∆tmeas - qo'shni o'lchovlar orasidagi vaqt (ti - t i-1)
Ti - integratsiya vaqti konstantasi
- i-bosqichda to'plangan nomuvofiqliklar miqdori (integral yig'indi)
Nazorat signali uchta komponentning yig'indisidan iborat ekanligini ko'rish oson: proportsional (1-term), differentsial (2-term) va integral (3-term).
Proportsional komponent joriy xato Ei ga bog'liq va joriy xatoni uning kattaligiga mutanosib ravishda qoplaydi.
Differensial komponent ∆Ei / ∆tmeas xatosining o'zgarish tezligiga bog'liq va to'satdan buzilishlarni qoplaydi.
Integral komponent boshqaruv xatosini to'playdi, bu PID tekshirgichiga barqaror holatda nol xatolikni saqlashga imkon beradi (statik boshqaruv xatosini yo'q qiladi).
Odatda, PID tekshiruvi uchta koeffitsientga (Xp, Ti, Td) qo'shimcha ravishda qo'shimcha parametrlarga ega. “ ” qurilmasi uchun PID kontroller parametrlari menyusining skrinshoti misolidan foydalanib, ularni batafsilroq ko'rib chiqamiz.
| Guruch. 1 |
 |
Qurilmada bir nechta PID boshqaruv kanallari (chiqishlari) bo'lishi mumkin va ularning har biri o'z parametrlariga ega. Shuning uchun, birinchi ustunda kerakli kanalni tanlang.
Tekshirish ob'ektidan (joriy boshqariladigan qiymat) teskari aloqa manbai qurilmaning har qanday o'lchash kanali bo'lishi mumkin, shuning uchun HONER ustunida kerakli o'lchash kanalini tanlashingiz kerak.
PID tekshirgichi to'g'ridan-to'g'ri mantiq qonuniga (pechni boshqarish) va teskari mantiq qonuniga (sovutgich blokini boshqarish) muvofiq boshqarishi mumkin. Kerakli operatsion mantiqni tanlang.
Belgilangan nuqta (SP) - bu nazoratchi barqaror holatda erishishi kerak bo'lgan kerakli qiymat.
Xp - mutanosiblik zonasi. U boshqariladigan qiymat birliklarida o'rnatiladi (termostat uchun darajalarda). Proportsional diapazon shunday deb nomlanadi, chunki faqat unda ((SP - Xp)…(SP + Xp)) PID kontrollerning proportsional komponenti xatoga mutanosib ravishda chiqish boshqaruv signalining quvvatini ishlab chiqishi mumkin. Va uning chegaralaridan tashqarida quvvat 0% yoki 100% ga teng bo'ladi. Shunday qilib, bu zona qanchalik tor bo'lsa, regulyatorning javobi tezroq, lekin juda yuqori tezlik tizimni o'z-o'zidan tebranish rejimiga kiritishi mumkin.
Ti - integratsiya vaqti doimiysi.
Td - farqlanish vaqti doimiysi.
Joriy quvvat axborot parametridir.
Minimal va maksimal quvvat PID kontroller chiqishining quvvat chegaralarini aniqlaydi.
Favqulodda quvvat - sensor yoki o'lchash kanali ishlamay qolganda regulyator tomonidan ishlab chiqariladigan quvvat. Shunday qilib, siz sovutish kamerasida salbiy haroratni ta'minlashingiz yoki favqulodda vaziyatda ham pechning sovishini oldini olishingiz mumkin.
Oxirgi parametr - PWM davri. Bu parametr barcha PID kontrollerlari uchun bir xil, chunki PWM kanallari bir taymerdan bir-biri bilan sinxronlashtiriladi. PWM signali signalning ish aylanishini sozlash orqali quvvatni sozlash imkonini beradi (impuls kengligi doimiy modulyatsiya chastotasida sozlanadi). PWM bit o'lchami (quvvat pozitsiyalari soni) 8192 diskret (13 bit). PWM davri (1 ms dan 250 sekundgacha). Ushbu parametr quvvat ijro etuvchi kalitlarning turiga va kommutatsiya imkoniyatlariga bog'liq (m.b. o'rni, starter, qattiq holat o'rni, triak). Kommutatsiya chastotasi qanchalik yuqori bo'lsa (davr qancha qisqa bo'lsa), kalitlarda issiqlik yo'qotishlari shunchalik ko'p bo'ladi (yo'qotishlarning chastotaga kvadratik bog'liqligi) va mexanik kalitlarning eskirishi shunchalik ko'p, lekin tartibga solish sifati shunchalik yaxshi bo'ladi. O'rta joyni topish juda muhimdir.
Proportsional komponentni o'rnatish (Xp)
Proportsional diapazonni o'rnatishdan oldin integral va differensial komponentlar o'chiriladi, integratsiya konstantasi maksimal mumkin bo'lgan (Ti = max) va farqlash konstantasi minimal mumkin (Td = 0) ga o'rnatiladi. Xavfsiz belgilangan qiymat (0,7…0,9)×SP ga teng bo'lib o'rnatiladi, bu erda SP sozlanayotgan tizimning haqiqiy sozlanish nuqtasidir. Proportsional band mumkin bo'lgan minimal darajaga o'rnatiladi (Xp = 0).
Bunday holda, regulyator nolga teng histerisis bilan ikki pozitsiyali o'rni regulyatorining funktsiyalarini bajaradi. Vaqtinchalik javob qayd etiladi.
| Guruch. 2 |
 |
To - tizimdagi dastlabki harorat;
Tsp - belgilangan harorat (o'rnatilgan nuqta);
∆T - haroratning o'zgarishi diapazoni;
∆t - haroratning o'zgarishi davri.
Haroratning o'zgarishi diapazoniga teng bo'lgan proportsional bandni o'rnating: Xp = ∆T. Bu qiymat xizmat qiladi
proportsionallik zonasi uchun birinchi taxminiy.
Bosqichli javob yana tahlil qilinishi kerak va agar kerak bo'lsa proportsional tarmoqli qiymati o'zgartirilishi kerak. Vaqtinchalik xarakteristikalar uchun mumkin bo'lgan variantlar rasmda ko'rsatilgan. 3.
| Guruch. 3 |
 |
1-bosqichli javob turi: proportsional tarmoqli qiymati juda kichik, qadam javobi optimaldan uzoqdir. Proportsional bandni sezilarli darajada oshirish kerak.
Vaqtinchalik javob turi 2: Vaqtinchalik javobda susaytiruvchi tebranishlar kuzatiladi (5 - 6 davr). Agar kelajakda PID tekshirgichining differentsial komponentidan foydalanish rejalashtirilgan bo'lsa, u holda proportsional diapazonning tanlangan qiymati optimal hisoblanadi. Bunday holda, proportsional bandni sozlash tugallangan deb hisoblanadi.
Agar differensial komponentlar kelajakda ishlatilmasa, 3 yoki 4 turdagi vaqtinchalik xususiyatlarni olish uchun proportsional bandni yanada oshirish tavsiya etiladi.
Vaqtinchalik javob turi 3: Vaqtinchalik javob kichik o'sish va tez parchalanadigan tebranishlarni ko'rsatadi (1 dan 2 gacha). Ushbu turdagi vaqtinchalik javob yaxshi ishlash va belgilangan haroratga tez erishishni ta'minlaydi. Ko'pgina hollarda, agar tizim bir haroratdan ikkinchisiga o'tishda emissiyaga (haddan tashqari qizib ketish) ruxsat bersa, uni optimal deb hisoblash mumkin.
4-bosqichli javob olish uchun proportsional chiziqni yanada oshirish orqali haddan tashqari o'tishlar yo'q qilinadi.
O'tish reaktsiyasining 4-turi: Harorat to'lqinlar yoki tebranishlarsiz barqaror holat qiymatiga muammosiz yaqinlashadi. Ushbu turdagi vaqtinchalik javobni ham optimal deb hisoblash mumkin, ammo boshqaruvchining tezligi biroz kamayadi.
5-bosqichli javob turi: Barqaror holat qiymatiga juda uzoq yondashuv proportsional diapazon juda katta ekanligini ko'rsatadi. Bu erda tartibga solishning dinamik va statik aniqligi past.
Ikkita holatga e'tibor qaratish lozim. Birinchidan, yuqorida ko'rib chiqilgan barcha holatlarda tizimdagi barqaror haroratning qiymati belgilangan qiymatga to'g'ri kelmaydi. Proportsional band qanchalik katta bo'lsa, qoldiq nomuvofiqlik shunchalik katta bo'ladi. Ikkinchidan, vaqtinchalik jarayonlarning davomiyligi uzoqroq bo'lsa, proportsionallik zonasi qanchalik katta bo'lsa. Shunday qilib, proportsionallik zonasini iloji boricha kichikroq tanlashga harakat qilish kerak. Shu bilan birga, sof proportsional kontrollerlarga (P-kontrollerlar) xos bo'lgan qoldiq nomuvofiqlik boshqaruvchining ajralmas komponenti tomonidan o'chiriladi.
Differensial komponentni sozlash (Td)
Ushbu qadam faqat to'liq xususiyatli PID tekshiruvi ishlatilsa mavjud bo'ladi. Agar differensial komponent ishlatilmasa (proportsional-integral (PI) boshqaruvchisi ishlatilsa), bu bosqichni o'tkazib yuborish kerak.
Oldingi bosqichda 2-turdagi vaqtinchalik javobga mos keladigan mutanosiblik zonasi ko'rsatilgan bo'lib, unda sönümli tebranishlar mavjud (3-rasm, egri 2, 4-rasm, 1 egri chiziqqa qarang).
| Guruch. 4 |
 |
Farqlanish vaqti konstantasi Td shunday o'rnatilishi kerakki, o'tish xarakteristikasi 2-rasmdagi egri chiziqqa o'xshaydi. 4. Birinchi yaqinlashish sifatida differensiallanish vaqti konstantasi Td = 0,2×∆t ga tenglashtiriladi.
Qizig'i shundaki, differentsial komponent sönümli tebranishlarni yo'q qiladi va vaqtinchalik javobni 3-turga o'xshash qiladi (3-rasmga qarang). Bunday holda, proportsional diapazon 3-turdagidan kichikroq bo'ladi. Demak, differensial komponent (PD kontroller) mavjud bo'lganda tartibga solishning dinamik va statik aniqligi P kontrollerga qaraganda yuqori bo'lishi mumkin.
Integral komponentni sozlash (Ti)
Proportsional komponentni (va agar kerak bo'lsa, differensial komponentni) sozlagandan so'ng, quyidagi rasmda ko'rsatilgan vaqtinchalik javob, egri chiziq 1 olinadi.
| Guruch. 5 |
 |
Integral komponent tizimda o'rnatilgan harorat qiymati va belgilangan nuqta o'rtasidagi qoldiq nomuvofiqlikni bartaraf etish uchun mo'ljallangan. Ti = ∆t qiymati bilan integratsiya vaqti konstantasini sozlashni boshlashingiz kerak.
2-bosqich javob turi: Integratsiya vaqti doimiysi juda katta bo'lganda paydo bo'ladi. Belgilangan nuqtaga erishish juda kechikib ketadi.
4-bosqich javob turi: Integratsiya vaqti konstantasi juda kichik bo'lganda paydo bo'ladi. Agar integratsiya vaqti konstantasi yanada kamaytirilsa, tizimda tebranishlar paydo bo'lishi mumkin.
3-bosqich javob turi: Optimal.
Foydalanilgan axborot manbalari
- Sabinin Yu.A. Kovchin S.A. "Elektr haydovchi nazariyasi"
- Shreiner R.T. "Elektr drayvlar uchun bo'ysunuvchi boshqaruv tizimlari"
- Olsson, Piani "Raqamli avtomatlashtirish va boshqarish tizimlari"
- www.asu-tp.org saytidan materiallar
Bugungi maqola bunday ajoyib narsaga bag'ishlanadi. Ta'rifga ko'ra, proportsional-integral-lotinli boshqaruvchi - bu o'lchangan parametrning berilgan qiymatini saqlab turish uchun avtomatik boshqaruv tizimlarida ishlatiladigan qayta aloqa zanjiridagi qurilma. Ko'pincha siz PID tekshirgichi haroratni tartibga solish uchun ishlatiladigan misollarni ko'rasiz va menimcha, bu misol nazariyani o'rganish va boshqaruvchining ishlash printsipini tushunish uchun juda yaxshi. Shuning uchun, biz bugun ko'rib chiqadigan haroratni tartibga solish muammosi.
Xo'sh, bizda nima bor?
Birinchidan, harorati ma'lum darajada saqlanishi kerak bo'lgan ob'ekt, qo'shimcha ravishda, bu harorat tashqi tomondan tartibga solinishi kerak; Ikkinchidan, bizning qurilmamiz mikrokontrollerga asoslangan bo'lib, uning yordamida biz muammoni hal qilamiz. Bundan tashqari, bizda harorat o'lchagich (bu nazoratchiga joriy haroratni aytib beradi) va isitgichning quvvatini boshqarish uchun qandaydir qurilma mavjud. Xo'sh, haroratni qandaydir tarzda o'rnatishimiz kerakligi sababli, mikrokontrollerni shaxsiy kompyuterga ulaymiz.
Shunday qilib, bizda kirish ma'lumotlari mavjud - joriy harorat va ob'ektni isitish / sovutish kerak bo'lgan harorat va chiqishda biz isitish elementiga o'tkazilishi kerak bo'lgan quvvat qiymatini olishimiz kerak.
Va bunday vazifa uchun va shunga o'xshash har qanday vazifa uchun proportsional-integral lotin boshqaruvchisidan foydalanish juda yaxshi echim bo'ladi 😉
Proportsional komponent.
Bu erda hamma narsa oddiy, biz kerakli haroratning qiymatini (o'rnatilgan nuqta) olamiz va undan joriy haroratning qiymatini olib tashlaymiz. Biz nomuvofiqlikni olamiz (qoldiq). Olingan nomuvofiqlikni koeffitsient bilan ko'paytiramiz va quvvat qiymatini olamiz, bu esa isitgichga o'tkaziladi. Hammasi shu) Ammo faqat proportsional komponentdan foydalanganda ikkita katta kamchilik bor - birinchidan, bizning ta'sirimizning ta'siri bir zumda emas, balki kechikish bilan sodir bo'ladi, ikkinchidan, proportsional komponent uning ta'sirini hisobga olmaydi. ob'ektdagi muhit. Masalan, ob'ektning harorati bizga kerakli qiymatga teng bo'lishini ta'minlaganimizda, nomuvofiqlik nolga teng bo'ldi va u bilan chiqish quvvati nolga teng bo'ldi. Ammo harorat doimiy bo'lib qolishi mumkin emas, chunki atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi va ob'ekt soviydi. Shunday qilib, faqat proportsional komponentdan foydalanilganda, harorat bizga kerak bo'lgan qiymat atrofida o'zgaradi.
Keling, PID kontroller ikkita aniqlangan muammolarni qanday hal qilishini aniqlaylik)
Birinchisini hal qilish uchun foydalaning differensial komponent. U kelajakda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan boshqariladigan o'zgaruvchidagi kutilgan og'ishlarga qarshi turadi. Qanday qilib? Keling, buni hozir aniqlaylik!
Shunday qilib, bizning hozirgi haroratimiz bizga kerak bo'lgan qiymatdan past bo'lsin. Proportsional komponent quvvat ishlab chiqarishni va ob'ektni isitishni boshlaydi. Differensial komponent kuchga hissa qo'shadi va ma'lum bir koeffitsient bilan olingan qoldiqning hosilasidir. Harorat ko'tariladi va kerakli qiymatga yaqinlashadi va shuning uchun oldingi momentdagi qoldiq joriy qoldiq qiymatdan kattaroqdir va lotin salbiy hisoblanadi. Shunday qilib, differentsial komponent harorat kerakli qiymatga etgunga qadar kuchni asta-sekin kamaytira boshlaydi. Biz buni hal qilganga o'xshaymiz, regulyatorning ikkinchi muammosini eslaylik 😉
Va bu muammoni hal qilishga yordam beradi ajralmas komponent. Dasturda integralni qanday olamiz? Va bu juda oson - qoldiq qiymatlarni yig'ish (to'plash), shuning uchun u integraldir) Keling, misolimizga qaytaylik. Harorat belgilangan qiymatdan past, biz isitishni boshlaymiz. Biz isitish vaqtida qoldiq qiymat ijobiy bo'lib, integral komponentda to'planadi. Harorat bizga kerakli qiymatga "yetganida", proportsional va differentsial komponentlar nolga teng bo'ldi va integral komponent o'zgarishni to'xtatdi, lekin uning qiymati nolga teng bo'lmadi. Shunday qilib, to'plangan integral tufayli biz chiqish quvvatini davom ettiramiz va isitgich bizga kerak bo'lgan haroratni saqlab, ob'ektni sovishini oldini oladi. Bu juda oddiy va samarali =)
Natijada biz quyidagi PID kontroller formulasini olamiz:
Bu yerga u(t) kerakli chiqish effektidir va e(t)- tafovutning qiymati.
Ko'pincha formula quyidagi shaklga aylanadi, ammo mohiyati o'zgarmaydi:
Ehtimol, biz bu erda tugatamiz, bugun biz PID kontroller qanday ishlashini aniqladik va yaqin kelajakda biz PID kontroller koeffitsientlarini qanday tanlashni ham aniqlaymiz)
