Diferencialni proporcionalno-integralni krmilnik je naprava, ki je nameščena v avtomatiziranih sistemih za vzdrževanje danega parametra, ki ga je mogoče spremeniti.
Na prvi pogled je vse zmedeno, a PID nadzor je mogoče razložiti tudi za lutke, t.j. ljudi, ki ne poznajo elektronskih sistemov in naprav.
Vsebina
Kaj je PID krmilnik?
PID krmilnik je naprava, vgrajena v krmilno zanko z obvezno povratno informacijo. Zasnovan je za vzdrževanje nastavljenih ravni nastavljenih vrednosti, kot je temperatura zraka.
Naprava dovaja krmilni ali izhodni signal krmilni napravi na podlagi podatkov, prejetih od senzorjev ali senzorjev. Krmilniki imajo visoko stopnjo natančnosti prehodnih procesov in kakovost naloge.
Trije koeficienti PID regulatorja in princip delovanja
Naloga PID krmilnika je zagotoviti izhodni signal količine moči, potrebne za vzdrževanje nadzorovane spremenljivke na dani ravni. Za izračun indikatorja se uporablja zapletena matematična formula, ki vključuje 3 koeficiente - proporcionalni, integralni, diferencialni.
Vzemimo za predmet regulacije posodo z vodo, v kateri je treba vzdrževati temperaturo na dani ravni s prilagajanjem stopnje odpiranja ventila s paro.
Proporcionalna komponenta se pojavi v trenutku nestrinjanja z vhodnimi podatki. Preprosto povedano, zveni takole - vzame se razlika med dejansko temperaturo in želeno temperaturo, pomnoži se z nastavljivim koeficientom in dobi se izhodni signal, ki ga je treba uporabiti na ventilu. tiste. takoj ko stopinje padejo, se začne proces ogrevanja, dvignejo se nad želeno oznako - izklopi se ali celo ohladi.
Nato pride na vrsto integralna komponenta, ki je zasnovana tako, da kompenzira vpliv okolja ali druge moteče vplive na vzdrževanje naše temperature na dani ravni. Ker vedno obstajajo dodatni dejavniki, ki vplivajo na naprave, ki jih krmilimo, se številka že spremeni, ko prejmemo podatke za izračun proporcionalne komponente. In večji kot je zunanji vpliv, močnejša so nihanja indikatorja. Pojavijo se prenapetosti.
Integralna komponenta poskuša na podlagi preteklih temperaturnih vrednosti vrniti svojo vrednost, če se je spremenila. Postopek je podrobneje opisan v spodnjem videu.
Nato se izhodni signal regulatorja, glede na koeficient, uporabi za povečanje ali znižanje temperature. Sčasoma se izbere vrednost, ki kompenzira zunanje dejavnike, in skoki izginejo.
Integral se uporablja za odpravo napak z izračunom statične napake. Glavna stvar v tem procesu je izbrati pravilen koeficient, sicer bo napaka (neujemanje) vplivala tudi na integralno komponento.
Tretja komponenta PID je diferenciator. Zasnovan je tako, da kompenzira vpliv zamud, ki nastanejo med vplivom na sistem in povratnimi informacijami. Proporcionalni krmilnik napaja, dokler temperatura ne doseže želene ravni, ko pa informacije prehajajo v napravo, zlasti pri velikih vrednostih, vedno pride do napak. To lahko povzroči pregrevanje. Diferencial napoveduje odstopanja zaradi zamud ali vplivov okolja in vnaprej zmanjša dobavljeno moč.
Nastavitev PID regulatorja
Nastavitev PID regulatorja se izvaja na 2 načina:
- Sinteza pomeni izračun parametrov na podlagi modela sistema. Ta nastavitev je natančna, vendar zahteva globoko poznavanje teorije avtomatskega krmiljenja. Podrejen je le inženirjem in znanstvenikom. Ker je treba odstraniti značilnosti porabe in narediti kup izračunov.
- Ročna metoda temelji na poskusih in napakah. Za to se za osnovo vzamejo podatki že dokončanega sistema, izvedejo se nekatere prilagoditve enega ali več koeficientov regulatorja. Po vklopu in opazovanju končnega rezultata se parametri spremenijo v pravo smer. In tako naprej, dokler ni dosežena želena raven zmogljivosti.
Teoretična metoda analize in uglaševanja se v praksi redko uporablja, kar je posledica nepoznavanja značilnosti krmilnega objekta in kopice možnih motečih vplivov. Pogostejše so eksperimentalne metode, ki temeljijo na spremljanju sistema.
Sodobni avtomatizirani procesi se izvajajo kot specializirani moduli pod nadzorom programov za prilagajanje koeficientov regulatorja.
Namen PID regulatorja
PID regulator je zasnovan tako, da vzdržuje določeno vrednost na zahtevani ravni – temperatura, tlak, nivo v rezervoarju, pretok v cevovodu, koncentracija česa itd., s spreminjanjem krmilnega delovanja na aktuatorje, kot so avtomatski krmilni ventili, z uporabo proporcionalnih, integrirajočih, diferencirajočih količin za njegovo nastavitev.
Namen uporabe je pridobiti natančen krmilni signal, ki je sposoben nadzorovati velike industrije in celo reaktorje elektrarn.
Primer nadzora temperature
Pogosto se za nadzor temperature uporabljajo PID regulatorji, vzemimo preprost primer ogrevanja vode v rezervoarju in razmislimo o tem samodejnem postopku.
V posodo se vlije tekočina, ki jo je treba segreti na želeno temperaturo in vzdrževati na določeni ravni. V notranjosti rezervoarja je nameščen temperaturni senzor - termoelement oz uporni termometer in je neposredno povezan s PID regulatorjem.
Za ogrevanje tekočine bomo dovajali paro, kot je prikazano na spodnji sliki, z avtomatskim regulacijskim ventilom. Ventil sam prejme signal od regulatorja.Upravljavec v PID krmilnik vnese nastavljeno vrednost temperature, ki jo je treba vzdrževati v rezervoarju.
Če koeficienti regulatorja niso pravilno nastavljeni, pride do skokov temperature vode, pri čemer je ventil popolnoma odprt ali popolnoma zaprt. V tem primeru je potrebno izračunati koeficiente PID regulatorja in jih ponovno vnesti. Če je vse narejeno pravilno, bo sistem po kratkem času izenačil proces in temperatura v rezervoarju se bo vzdrževala na dani ravni, medtem ko bo stopnja odprtosti regulacijskega ventila v srednjem položaju.
Podobni članki:
