Пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор – это устройство, которое используется для систем управления производственным процессом для поддержания и приведения в норму заданных технологических показателей. Это прибор непрерывного типа работы с обратной связью от разных датчиков и сенсоров, считывающих показатели задаваемых величин (давление, температуру воды, влажность воздуха, концентрацию веществ и т.п.).
На основании поступающих данных ПИД-регулятор отправляет импульс на устройства, чтобы вернуть показатели в норму. Замеры и оценка регулируемых параметров идут беспрерывно. Прибор сравнивает величины с заданными показателями согласно технологическому процессу, вычисляет ошибки и погрешности.
Каждый новый управляющий сигнал формируется с учетом погрешностей на каждом этапе. Выходной импульс регулятора несет информацию о мощности, необходимой для подачи на устройства, поддерживающие параметры на заданном уровне.
Формирование управляющего воздействия и есть работа ПИД-регулятора, который вычисляет показатели через формулу, состоящую из пропорционального, интегрального и дифференциального коэффициентов, – от них и происходит название прибора.
Пропорциональная составляющая
Вырабатывается выходной сигнал лишь в случае отклонения наблюдаемых параметров от заданных значений. С возрастанием отклонений увеличивается мощность выходного воздействия.
К примеру, если фактическая температура жидкости упала ниже заданной, тогда разница в изменении показателей умножается на коэффициент пропорциональности, – получается размер выходного сигнала, который подается на коммутатор. Тот включает нагревательный элемент на определенную мощность. Температура поднялась до заданного уровня – мощность нагревателя понижается или он отключается.
Если входной сигнал показывает заданные величины, тогда выходной не создает никаких воздействий и равен нулю.
Интегрирующий компонент
Прибор компенсирует воздействие отклоняющих факторов на поддержание контролируемых параметров на заданном уровне. В момент поступления и обработки входных данных температурные показатели продолжают меняться, и выходной импульс может быть уже неточным. Чем больше амплитуда и скорость неблагоприятных воздействий, тем шире колебания показателей и чаще скачки несущей мощности.
Интегрирование означает суммирование. Регулятор суммирует, накапливает значения предыдущих ошибок регулирования, рассчитывая, таким образом статическую погрешность, делает на нее поправку. На основе рассчитанных погрешностей стремится прогнозировать, вернуть и поддерживать в норме значение наблюдаемых показателей. Иными словами – интегральная составляющая служит для учета и исправления ошибок регулирования за предыдущие периоды.
Дифференциальная составляющая
Представляет собой коэффициент поправки при исчислении значений выходного сигнала, пропорциональный скорости изменения наблюдаемых параметров. Регулятор подает импульс до тех пор, пока температура жидкости в нашем случае не достигнет заданной величины. Однако, за время прохождения и воздействия сигнала теоретически возможны ошибки. Система может запаздывать с адекватной реакцией на такие ошибки, вследствие чего перегревается.
Использованием дифференциального коэффициента ПИД-регуляторы компенсируют влияние задержек между негативным воздействием на систему и ответным сигналом. Он прогнозирует отклонения в работе, вызванные такими задержками и заранее регулирует значения подаваемой мощности. Дифференциал позволяет регулятору правильно реагировать на скачки регулируемых показателей в системе, избегая их неконтролируемого раскачивания.
Настройка ПИД-регулятора
Смысл настройки ПИД-регулятора заключается в том, чтобы подобрать его составляющие коэффициенты для определенной работы, при которой прибор смог бы поддерживать конкретные величины физических параметров для функционирования системы на заданном уровне.
- Отдельные приборы имеют опцию автонастройки. Они способны создавать алгоритмы имитации отклоняющих от нормы внешних воздействий, отслеживать и оценивать реакцию системы. На основе этих данных исчисляют и подстраивают в дальнейшем свои регулирующие коэффициенты. Однако показатели искусственно создаваемых тестовых отклонений часто неадекватно отображают реальность, что при подобных обстоятельствах ограничивает использование автонастроек.
- Ручное программирование. Может быть достаточно эффективным, если имеется аналогичная система с уже готовыми настройками. На основе данных этой системы подбираются и вносятся коррективы в коэффициенты регулятора. При этом, все равно более или менее подходящие величины удастся сформировать после включения прибора в работу, наблюдения и анализа практических результатов регулирующих функций. Во всяких иных случаях регулировки можно проводить разве что экспериментально – методом проб и ошибок при системном использовании и наблюдении за прибором в реальных условиях.
Техника и методики регулирования постоянно усовершенствуются, и современные приборы дают весьма высокие результаты и широко используются в электронных системах управления.
Наладка ПИД-регулятора – процесс пока еще довольно сложный и трудоемкий, требует высокой квалификации, а также индивидуального подхода для конкретных объектов управления.
В каталоге компании «ПРОМАИР» всегда можно найти доступные по цене и качественные ПИД-регуляторы для разнообразных технологических линий и производственных систем.
Заходите на наш сайт https://promair.by/, закажите прямо сейчас нужные изделия.
По любым возникшим вопросам по заказу продукции звоните к нам сразу на номер телефона: + 375 (17) 513-99-91.
