Көріністер: 0 Автор: Сайт редакторы Жариялау уақыты: 2025-06-13 Шығу: Сайт
Сансыз автоматтандырылған жүйелердің артында температураны реттейтін, дәл қысым көрсететін немесе қозғалтқышты тұрақты жылдамдықпен ұстайтын, алдағы қозғалтқышты ұстап тұру, талғампаз және қуатты алгоритм жұмыста тыныш. Ол көбінесе «заманауи өнеркәсіптік жұмысшылар, » деп сипатталады, бірақ оның дәлдіктен пайда көретіндер оның қалай жұмыс істейтінін толық түсінбейді. Көптеген автоматтандырылған процестер, егер құсбелгі қойылса, жабайы тұрақсыздықтан зардап шегетін, олардың мақсаттарын үнемі қадағалап отырады немесе жалқау, тиімсіз жауаптарды көрсетті. Осы қиындықтар үшін қолмен басқару опция емес.
Бұл жерде пропорционалды-интегралды туынды (PID басқару алгоритмі) келеді. Дәлелді ғасырға жуық, ол тұрақты, тиімді және сенімді автоматтандырылған жүйелер құру үшін ең кең таралған және сенімді алгоритм болып қала берді. Бұл нұсқаулық осы маңызды тұжырымдаманы демицикациялайды. Біз PID бақылау алгоритмінің қандай екенін дәл жоямыз, оның үш негізгі компоненті қалай үйлесімді жұмыс істейді, себебі бұл қазіргі заманғы құрылғылар үшін өте маңызды? Айнымалы жиілік жетегі және оңтайлы жұмыс істеу үшін тюнингтің маңызды өнеріне қалай қарау керек. Бұл алгоритмді түсіну процесті басқарудың жоғары деңгейінің құлпын ашудың кілті болып табылады.
PID басқару алгоритмін түсіну үшін, алдымен өздігінен ауысуыңыз керек: жүйенің шығуын интеллектуалды басқару арқылы қалаған «SetPoint » сақтау керек. Бұл жабық цифрмен байланыс үшін алтын стандарт.
Су ыдысының температурасын 70 ° C температурада сақтағыңыз келеді деп елестетіп көріңіз. Бұл 70 ° C - бұл сіздің орнатылған нүктеңіз. Резервуардағы температура сенсоры технологиялық айнымалы болып табылатын температураны ұсынады. PID басқару алгоритмі «Қатені » мәнін үздіксіз есептейді, бұл жай жоспар мен процесс айнымалысы арасындағы айырмашылық (қате = SetPoint - процесс айнымалысы).
PID басқару алгоритмінің бүкіл мақсаты - бұл басқару элементін (қыздыру элементі сияқты) бұл қатені мүмкіндігінше тез және біртіндеп жүргізетіндей етіп басқарыңыз. Бұл бұған үш нақты бақылау әрекетінің өлшенген сомасы арқылы қол жеткізеді: пропорционалды, интегралды және туынды. PID басқару алгоритмі - динамикалық жауаптың шедеврі.
Пропорционалды термин - PID бақылау алгоритмінің негізгі қозғаушы күші. Ол ағымдағы қатенің өлшемін тікелей пропорционал ететін басқару элементін жасайды.
Ол қалай жұмыс істейді: үлкен қателік үлкен түзету әрекеттеріне әкеледі. Кішкентай қате шағын түзету әрекетін тудырады.
Аналогты: оны сіздің көлігіңіздегі газ педалі сияқты ойлаңыз. Сіздің ағымдағы жылдамдық жылдамдығы жылдамдық шегінен төмен (SetPoint), сіз педальды қатты бассаңыз. Бұл пропорционалды әрекет дұрыс ауытқуларға алғашқы, күшті жауап береді.
Алайда, пропорционалды бақылау тек шектеулерге ие. Көптеген жүйелерде бұл түзету әрекеті қатені толығымен жою үшін жеткіліксіз, нәтижесінде бұл қатені толығымен жою жеткіліксіз, нәтижесінде кішкентай, бірақ тұрақты «тұрақты күйде қате пайда болады. » Бұл жерде PID басқару алгоритмінің келесі компоненті маңызды болады.
Интегралдық термин қатенің тарихына қарайды. Ол уақыт өте келе қате мәнін қосады немесе біріктіреді.
Ол қалай жұмыс істейді: нөлдік емес қате кетпесе, интегралдық термин өсіп, нәтижеге көбірек және түзету күштерін қосады. Бұл әрекет пропорционалды контроллерден артта қалған тұрақты қатені жою үшін арнайы жасалған.
Аналогия: Сіз жоғары көтерілесіз, және сіздің круиздік бақылаудың пропорционалды реакциясы жылдамдықты сақтау үшін жеткілікті күшті емес. Көлік SetPoint астындағы 2 мильді құрайды. PID басқару алгоритмінің ажырамас бөлігі Бұл бірнеше секундтан кейін осы тұрақты қатені жинайды, оны жинайды және қозғалтқыштың жылдамдық шегінде және сол жерде қалмайынша біршама күш қосатынын айтады.
Интегралдық әрекет керемет дәлдікті қамтамасыз етеді, бірақ егер оның пайдасы тым жоғары болса, ол SetPoint-ты басуға әкелуі мүмкін. Бүкіл PID бақылау алгоритмінің тиімділігі осы терминді теңестіруге байланысты.
Туынды термин - бұл PID бақылау алгоритмінің ең күрделі бөлігі. Ол ағымдағы қатеге немесе бұрынғы қателерге қарамайды; Оның орнына, ол қатенің өзгеру жылдамдығына қарайды.
Ол қалай жұмыс істейді: туынды термин қатенің болашақ әрекетін күтеді. Егер қате нөлде өте тез болса, жүйенің SetPoint-қа ұшудың алдын алу үшін тежеуші термин тежеу немесе демпферлеу күшін қолданады.
Аналогты: Сіздің көлігіңіз қалаған жылдамдыққа тез жақындаған сайын, сіз , оны инстинктивті түрде жеңілдетесіз . бұрын алға қарай жұмсақ, жұмсақ қону құқығына сәйкес келмес Міндетті термин дәл осылай жасайды. Бұл жауапты бұзады, үстіңгі қабаттарды азайтады және жүйенің тұрақтылығын жақсартады.
Күшті, туынды басқару сенсорлардың өлшеу шуылына өте сезімтал. «Scressy » Кері байланыс жүйелерінде бұл қате мінез-құлықты тудыруы мүмкін, сондықтан ол кейде алынып тасталады, сондықтан PI контроллеріне әкеледі. Алайда, PID-ті басқару алгоритмі үшін бұл болжалды элемент жоғары өнімділіктің кілті болып табылады.
Бинтелген PID басқару алгоритмін қолдану - бұл тек академиялық жаттығу ғана емес; Бұл заманауи салаға өте маңызды, өлшенетін артықшылықтар береді. Дұрыс орындалған PID басқару алгоритмі - бұл ойын ауыстырғыш.
Нақты дәлдік: Негізгі пайдасы - қажетті жиынтық пен процессордың айнымалы арасындағы алшақтықты азайту мүмкіндігі - өнімнің дәйекті сапасы және сенімді өнімділікке әкеледі. PID басқару алгоритмі мұны мүмкін етеді.
Жақсартылған тұрақтылық: Диагнитеттік PID басқару алгоритмі хаотикалық, тербелмелі процесті тегіс және тұрақтыға айналдырады. Бұл басқа жабдықты немесе бүлінген өнімдерге зиян келтіруі мүмкін.
Қуатты үнемдеу: Тұрақты қайта түзетуден және «ҚОСУ / ӨШІРУ Тұрақты» велосипедінен аулақ болғандықтан, PID басқару алгоритмі қозғалтқыштардың, жылытқыштардың және клапандарды тек энергияның нақты мөлшерін пайдаланады. Бұл операциялық шығындардың едәуір қысқаруына әкеледі.
Тозуды азайтып, жырту: PID басқару алгоритмімен қамтамасыз етілген тегіс, бақыланатын түзетулер - бұл клапандар, сорғылар және беріліс қораптары сияқты, алапандар, сорғылар және редукторлар, кенеттен басталулар мен аялдамалар сияқты механикалық компоненттер. Бұл тікелей жабдыққа тікелей аударады және техникалық қызмет көрсету шығындарына тікелей аударылады.
Толық автоматтандыру: PID бақылау алгоритмі күрделі реттеу міндеттерін тиімді түрде автоматтандырады, адам операторларын босату және қолмен көбейту мүмкін емес консистенция деңгейіне қол жеткізу.
Бүгінде PID бақылау алгоритмінің ең көп таралған және қуатты қосымшаларының бірі VFD (айнымалы жиілік жетегі). Бұл комбинацияда HVAC-тен суды тазартуға дейінгі революциясы бар.
VFD - бұл электр қуатының жиілігінің жиілігіне сәйкес айнымалы ток жылдамдығын басқаратын құрылғы. Өзі бойынша, «Open-Loop » режимінде жұмыс істейтін VFD белгілі бір жылдамдық үшін пәрменді жібереді.
Ақылды, өзін-өзі реттейтін жүйені құру үшін біз кері байланыс циклін енгіземіз. Қысым датчигі, ағынды есептегіш немесе температура зондтары сияқты түрлендіргіш, процессор айнымалысын өңдейді және кері байланыс сигналын (әдетте аналогты 4-20ma немесе 0-10VDC сигнал) жібереді (әдетте аналогты 4-20ma немесе 0-10VDC сигнал). Қазіргі заманғы VFD қондырғыларында кірістірілген PID басқару алгоритмі бар. Бұл ішкі PID басқару функциясы конструктордың кері байланысын пайдаланып, конструктордың кері байланысын пайдаланып, мотордың жылдамдығын орнату үшін автоматты түрде орнатылады.
Бірыңғай сценариймен суреттік: үдеткіш сорғы жүйесі, оған ғимараттың сантехникасындағы 50 ПСИ-ді тұрақты су қысымын сақтау керек.
PIDсыз сценарий: сорғы 100% жылдамдықпен жұмыс істемейді немесе жұмыс істемейді. Бұл массивті қысымды (су балы) себебі, жүйені буферлеуге арналған үлкен қысым ыдысын қажет етеді және өте тиімсіз болуы керек.
VFD-де PID басқару алгоритмі бар сценарий:
Орнату: Қысым түрлендіргіші су құбырына орнатылып, VFD аналогтық кірісіне сымды орнатылған. 50 PSI-дің қалаған жиынтық нүктесі VFD-ге бағдарламаланған.
Әрекет: біреу кран ашады, ал қысым 45 PSI-ге дейін түседі. Түрлендіргіш құлдырауды көрсететін VFD сигналын жібереді.
Жауап: VFD ішкі PID басқару алгоритмі үлкен қатені есептейді. Пропорционалды термин бірден басталады, бұл VFD-дің қозғалтқыш жылдамдығына тез арызданады. Интегралдық термин қатені жинақтауды бастайды, оны 50 PSI-ді есептеу үшін басталады.
Тұрақтандыру: Қысым 50 PSI SETPOONT-ке тез жақындаған сайын, PSI-дің 50-ші жиынтыққа тез келеді, өйткені PID басқару алгоритмін тудыратын термин келуді күтеді және моторды жеңілдету, үстіңгі қабатқа жол бермейді. Содан кейін VFD, содан кейін мотордың жылдамдығын модуляциялайды. Бұл PID бақылау алгоритмі мен VFD пайдалану кешенді механикалық қысым-клапандардың қажеттілігін жояды және көп мөлшерде энергия үнемдейді.
PID бақылау алгоритмі мен VFD арасындағы синергиясы сонда тоқтамайды. Соңғы трендті оңтайландырудың басқа қабатын қамтиды. PID басқару алгоритмі мотордың жылдамдығын технологиялық сұранысты қанағаттандыру үшін тұрақтандырғаннан кейін, жетілдірілген «Белсенді қуатты басқару » алгоритмі алуы мүмкін.
Бұл қайталама алгоритм ақылмен және кернеуді біртіндеп азайтады. тұрақты жылдамдықпен берілетін Ол әрдайым сапалы және ток сияқты мотор параметрлерін үнемі бақылап отырады, қажетті моментпен қамтамасыз ету үшін талап етілетін ең аз кернеуді табу. Мотор корпусындағы магниттік ағынды азайту арқылы бұл әдіс мотордың негізгі шығындарын азайтып, жоғарғы жағындағы энергия үнемдеудің қосымша 2-10% -ына дейін қосымша 2-10% алады. PID бақылауында және VFD ұсынған үнемдеудің Бұл қазіргі заманғы PID бақылау алгоритмін басқа смарт логикамен жұмыс істеудің заманауи мысалы.
PID басқару алгоритмі оның баптауы сияқты жақсы. «TUNING » - P, I және D үшін оңтайлы пайда құндылықтарын орнату процесі. Мақсат - минималды көлденең немесе тербеліссіз өзгерістерге тез жауап беру. Бұл PID бақылау алгоритмін енгізудің маңызды аспектісі.
Қате алу құндылықтары ешқандай бақылаудан гөрі нашар жұмыс істеуі мүмкін. Жүйенің
| нашар жағдайы | нашар |
|---|---|
| Пропорционалды (P) тым жоғары | Жүйе жиынтық және тербелістерге айналмайды, ешқашан орнатылмайды. |
| Интеграл (i) тым жоғары | Жүйе конструкцияны едәуір артып, шешуге көп уақыт кетеді. |
| Туынды (D) тым жоғары | Жүйе «Trugy » және тұрақсыздыққа әкелетін кез-келген сенсорлық шуылға гиперативті болады. |
Көптеген заманауи контроллерлерде авто-баптау мүмкіндіктері бар, ал қолмен баптау процесін түсіну баға жетпес шеберлік болып табылады. Ziegler-Nichols әдісі - бұл сіздің PID басқару алгоритмі үшін жақсы бастапқы мәндерді табу үшін классикалық тәсіл.
Нөлден бастаңыз: Integral (i) және туынды (D) мәндерін нөлге теңестіру арқылы бастаңыз. Бұл контроллерді тек пропорционалды контроллерге айналдырады.
Пропорционалды (P) пайда әкеліңіз: Жүйе жұмыс істеп тұрған кезде, P пайдаын баяу көбейтіңіз. Сіз жасағандай, жүйе тербеліс бастайды. Жүйе оның тұрақты, тұрақты және үздіксіз жылдамдығымен айналысатын нүктеге дейін көбейтуді жалғастырыңыз. Бұл р мәні «Ultimate Gain » (ku) деп аталады.
Тербеліс кезеңін өлшеңіз: Жүйе тұрақты түрде тербеліп жатқан кезде, бір толық тербелістің (бір шыңнан екіншісіне дейін) уақытты өлшеңіз. Бұл уақыт - «соңғы кезең » (TU).
Табыстарды есептеңіз: Енді, бастапқы кіріс мәндерін есептеу үшін құрылған Ziegler-Nichols формулаларын қолданыңыз. Стандартты PID басқару алгоритмі үшін:
P Get = 0.6 * ku
Мен = 2 * p Gen / tu
D Gener = P GENS * TU / 8
Дыбыстық баптаңыз: Бұл есептелген мәндер - бұл керемет бастапқы нүкте. Осы жерден P, I және D-ке қосымша түзетулер жасаңыз, I, D және D нақты қосымшаның қажеттіліктеріне арналған жүйенің реакциясын жетілдіруге (мысалы, жылдам жауап беруге қарсы). Бұл процесс PID басқару алгоритмін игерудің кілті болып табылады.
Позициялық PID басқару алгоритмі әр циклде қажетті толық, абсолютті шығыс мәнін есептейді (мысалы, »жылытқышын 75% қуат көзіне дейін 75% дейін орнатыңыз. PID-ті басқару алгоритмі тек өзгерісті есептейді (мысалы, »жылытқыш қуатын 2% «) есептейді. алдыңғы шығыстан қажетті Кейбір жүйелерде қосымша тәсіл қауіпсіз болуы мүмкін, өйткені егер контроллер аз уақыт кетсе, ол нәтижедегі үлкен, кенеттен секірулердің алдын алады.
Көптеген өлшеулер «Шу » дегенді білдіреді, дегенді білдіреді - сенсордың кері байланысы тез және қателіктермен күрделенеді және қате термині осы шуды қателіктердің жылдам өзгеруі ретінде дұрыс түсініп, шықпайды. Осы ортақ «шулы » ілмектерінде D-тің D алуын нөлге және тек PID басқару көмегімен жұмыс істеудің стандартты тәжірибесі (арнайы, PI басқару) пайдаланады.
Қайта қарау, егер процесс айнымалы токцияланған кезде, қайта тұрмас бұрын SetPoint-тен өткен кезде. Бұл интегралдық (i) пайда (i) пайда табатын классикалық белгі тым жоғары, контроллерде тым көп түзету әрекеті туғызады. Сондай-ақ, ол жауапты нашарлататын (D) жеткіліксіз туынды (D) пайда болуы мүмкін. Оны түзету үшін алдымен интегралдық пайда алуды азайтуға тырысу керек.
Ия, мүлдем. PLC (бағдарламаланатын логикалық контроллер) - бұл PID бақылау алгоритмін жүзеге асырудың ең көп таралған платформаларының бірі. Заманауи PLC-тің көпшілігі қарапайым, кіріктірілген PID функционалды блоктары, олар теңшелім жасайды. PLC көбінесе PID басқаруды есептеуді жүзеге асырады, содан кейін алынған аналогтық шығыс сигналын VFD немесе басқару клапанына жібереді.
PID бақылау алгоритмі - талғампаз және тиімді инженерия деген болжам. Бұл заманауи өнеркәсіптік автоматтандырудың негізін қалыптастыратын іргелі, күшті және икемді құрал. Осыған байланысты оның бұрын-соңды алдын-ала қарау және оның болашаққа пропорционалды реакцияны теңдестіру және оның болашақтағы болжамды болжау арқылы, PID бақылау алгоритмі, тістеусіз тұрақтылық, тиімділік және дәлдік, басқаша реті, ысырапшылдық және сенімсіз болады.
Қарапайым температуралық контроллерден vfd-дің ең жоғары контроллерінен бастап энергияны үнемдеудің ең жетілдірілген құралдары, PID басқару алгоритмі - жалпы жіп. Оның принциптерін игеру және оны баптау өнері - бұл инженерлік, автоматика және процестер саласындағы кез-келген кәсіби маман үшін негізделеді.
