Diferansiyel oransal-entegral denetleyici, değişebilen belirli bir parametreyi korumak için otomatik sistemlere kurulan bir cihazdır.
İlk bakışta her şey kafa karıştırıcı olsa da PID kontrolü mankenler için de açıklanabilir, yani. elektronik sistemlere ve cihazlara pek aşina olmayan kişiler.
İçerik
PID denetleyicisi nedir?
PID kontrolörü, zorunlu geri besleme ile kontrol döngüsüne entegre edilmiş bir cihazdır. Hava sıcaklığı gibi ayar noktası seviyelerini korumak için tasarlanmıştır.
Cihaz, sensörlerden veya sensörlerden alınan verilere dayalı olarak kontrol cihazına bir kontrol veya çıkış sinyali sağlar. Kontrolörler, geçici süreçlerin yüksek doğruluk oranlarına ve görevin kalitesine sahiptir.
PID kontrolörünün üç katsayısı ve çalışma prensibi
PID kontrolörünün görevi, kontrol edilen değişkeni belirli bir seviyede tutmak için gereken güç miktarının bir çıkış sinyalini sağlamaktır. Göstergeyi hesaplamak için, orantılı, integral, diferansiyel olmak üzere 3 katsayı içeren karmaşık bir matematiksel formül kullanılır.
Valfin buharla açılma derecesini ayarlayarak sıcaklığı belirli bir seviyede tutmanın gerekli olduğu su içeren bir kabı düzenleme nesnesi olarak alalım.
Orantılı bileşen, girdi verileriyle anlaşmazlık anında ortaya çıkar. Basit bir deyişle, kulağa şöyle geliyor - gerçek sıcaklık ile istenen sıcaklık arasındaki fark alınır, ayarlanabilir bir katsayı ile çarpılır ve valfe uygulanması gereken bir çıkış sinyali elde edilir. Şunlar. dereceler düşer düşmez ısıtma işlemi başlar, istenen işaretin üzerine çıkarlar - kapanır ve hatta soğur.
Ardından, ortamın veya diğer rahatsız edici etkilerin sıcaklığımızı belirli bir seviyede tutma üzerindeki etkisini telafi etmek için tasarlanmış entegre bileşen gelir. Kontrol edilen cihazları etkileyen ek faktörler her zaman olduğundan, oransal bileşeni hesaplamak için veri alındığında rakam zaten değişiyor. Ve dış etki ne kadar büyük olursa, göstergenin dalgalanmaları o kadar güçlü olur. Güç dalgalanmaları meydana gelir.
İntegral bileşen, geçmiş sıcaklık değerlerine dayanarak, değiştiyse değerini döndürmeye çalışır. İşlem aşağıdaki videoda daha ayrıntılı olarak açıklanmaktadır.
Daha sonra katsayıya göre regülatörün çıkış sinyali sıcaklığı artırmak veya azaltmak için uygulanır. Zamanla, dış faktörleri telafi eden değer seçilir ve atlamalar kaybolur.
İntegral, statik hatayı hesaplayarak hataları ortadan kaldırmak için kullanılır. Bu süreçteki ana şey doğru katsayıyı seçmektir, aksi takdirde hata (uyumsuzluk) integral bileşeni de etkiler.
PID'nin üçüncü bileşeni farklılaştırıcıdır. Sistem üzerindeki etki ile geri besleme arasında meydana gelen gecikmelerin etkisini telafi etmek için tasarlanmıştır. Oransal kontrolör, sıcaklık istenilen seviyeye ulaşana kadar güç sağlar ancak özellikle büyük değerlerde cihaza bilgi geçtiğinde her zaman hata oluşur. Bu aşırı ısınmaya neden olabilir. Diferansiyel, gecikmelerden veya çevresel etkilerden kaynaklanan sapmaları tahmin eder ve sağlanan gücü önceden azaltır.
PID kontrolör ayarı
PID kontrolör ayarı 2 yöntemle gerçekleştirilir:
- Sentez, sistemin modeline dayalı olarak parametrelerin hesaplanması anlamına gelir. Bu ayar doğrudur, ancak otomatik kontrol teorisi hakkında derin bilgi gerektirir. Sadece mühendislere ve bilim adamlarına tabidir. Tüketim özelliklerini ortadan kaldırmak ve bir sürü hesaplama yapmak gerektiğinden.
- Manuel yöntem deneme yanılma yöntemine dayanmaktadır. Bunu yapmak için, halihazırda bitmiş bir sistemin verileri esas alınır, regülatörün bir veya daha fazla katsayısında bazı ayarlamalar yapılır. Açtıktan ve nihai sonucu gözlemledikten sonra, parametreler doğru yönde değiştirilir. Ve böylece istenen performans seviyesine ulaşılana kadar.
Teorik analiz ve ayarlama yöntemi, kontrol nesnesinin özelliklerinin cehaletinden ve bir dizi olası rahatsız edici etkiden dolayı pratikte nadiren kullanılır. Sistemin izlenmesine dayalı deneysel yöntemler daha yaygındır.
Modern otomatik süreçler, regülatörün katsayılarını ayarlamak için programların kontrolü altında özel modüller olarak uygulanmaktadır.
PID denetleyicisinin amacı
PID kontrolörü, otomatik kontrol vanaları gibi aktüatörler üzerindeki kontrol eylemini değiştirerek sıcaklık, basınç, bir tanktaki seviye, bir boru hattındaki akış, bir şeyin konsantrasyonu vb. gibi belirli bir değeri gerekli seviyede tutmak için tasarlanmıştır. ayarı için orantılı, bütünleştirici, farklılaştırıcı miktarlar kullanmak.
Kullanım amacı, büyük endüstrileri ve hatta enerji santrali reaktörlerini kontrol edebilen doğru bir kontrol sinyali elde etmektir.
Sıcaklık kontrolü örneği
Genellikle sıcaklığı kontrol etmek için PID kontrolörleri kullanılır, hadi bir tanktaki suyu ısıtmaya basit bir örnek verelim ve bu otomatik işlemi ele alalım.
Kabın içine, istenen sıcaklığa ısıtılması ve belirli bir seviyede tutulması gereken bir sıvı dökülür. Tankın içine bir sıcaklık sensörü monte edilmiştir - termokupl veya Dirençli termometre ve doğrudan PID kontrolörüne bağlıdır.
Sıvıyı ısıtmak için aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir otomatik kontrol valfi ile buhar sağlayacağız. Valfin kendisi regülatörden bir sinyal alır.Operatör, tankta tutulması gereken sıcaklık ayar noktası değerini PID kontrolörüne girer.
Kontrolör katsayıları doğru ayarlanmazsa, vana tamamen açık veya tamamen kapalıyken su sıcaklığı sıçramaları meydana gelir. Bu durumda PID kontrolör katsayılarının hesaplanması ve tekrar girilmesi gerekmektedir. Her şey doğru yapılırsa, kısa bir süre sonra sistem işlemi dengeleyecek ve tanktaki sıcaklık belirli bir seviyede tutulacak, kontrol vanasının açılma derecesi orta konumda olacaktır.
Benzer makaleler:
