Prvo, uvod
U modernoj sistemu industrijskog automatizacije, PID (proporcionalni integralni diferencijalni) kontroler nesumnjivo je jedan od najčešćih i važnih kontrolnih algoritma .Pidni kontrolori široko se koriste u raznim privredom za industrijske kontrole, poput kontrole temperature, kontrola temperature, kontrola temperature, tempa Kontrola i tako dalje, zbog njegovih jednostavnih, praktičnih i robusnih karakteristika. U ovom radu, osnovni koncept PID kontrolera, princip, uloga rada, uloge i prednosti i izazovi u praktičnim prijavama opisuju se detaljno.
Drugo, osnovni koncept PID kontrolera
PID kontroler, poznat kao proporcionalni integralni izvodni kontroler, kontrolni algoritam zasnovan na odstupanju. Izvodi kontrolnu količinu kroz proporcionalne, integralne i diferencijalne operacije na odstupanju sustava, a zatim kontrolira kontrolirani objekt. Osnovna ideja PID kontrolera je predvidjeti buduće stanje na osnovu trenutnog stanja sistema (tj. Odstupanje) i Prošle stanje (tj. Integral i diferencijal odstupanja) i prilagođavanje kontrolne količine u skladu s tim da napravi izlaz sustava brzo i precizno i precizno.
Treće, princip rada PID kontrolera
Načelo rada PID kontrolera može se sažeti u sljedećim koracima:
Proporcionalna kontrola (P):Proporcionalna kontrola je osnova PID kontrolera, koji direktno prilagođava količinu kontrole prema veličini odstupanja od sustava. Što je veće odstupanje, to se podešava kontrolna količina; Što je manja odstupanje, to je manje kontrolna količina podešena. Proporcionalna kontrola može brzo odgovoriti na odstupanja sustava, ali postoji stalna greška.
Integralna kontrola (I):Integralna kontrola se uvodi za uklanjanje greške stabilne države. On vrši integralni rad na odstupanju kako bi se izveo integralni termin proporcionalan trajanju odstupanja i dodaje je kontrolnoj količini. Integralna kontrola može postepeno smanjiti grešku stabilne stanje, ali to može rezultirati i sporijim odgovorom sustava ili integralnom zasićenju.
Diferencijalna kontrola (D):Uvodi se diferencijalna kontrola za poboljšanje dinamičnih performansi sistema. Djeluje razlikovanjem odstupanja kako bi izveo diferencijalni termin proporcionalan stopi promjene odstupanja i dodajući je u kontrolnu količinu. Diferencijalna kontrola može predvidjeti trend odstupanja sustava i unaprijed prilagoditi kontrolnu količinu, ubrzati tako odziv sustava i smanjenje količine prekomjernog sustava.
Kontrola Količina PID kontrolera sastoji se od proporcionalnih, integralnih i diferencijalnih izraza, a njen matematički izraz je:
u (t) {= KP * E (t) + ki * ∫e (t) dt + kd * de (t) / dt
GDJE, U (T) je kontrolna količina, KP je proporcionalni koeficijent, KI je sastavni koeficijent, KD je diferencijalni koeficijent i E (T) je sistemsko odstupanje.
Četvrto, uloga PID kontrolera
PID kontroler ima važnu ulogu u sistemu kontrole industrijskog automatizacije, uglavnom se odražava na sljedeće aspekte:
Poboljšajte tačnost sistema:PID kontroler kroz odstupanje sustava za tačno upravljanje, tako da sistemski izlaz može brzo i precizno pratiti postavljenu vrijednost, čime poboljšava tačnost sustava.
Poboljšati dinamičke performanse sistema:Uvođenjem diferencijalne kontrole, PID kontroler može predvidjeti trend odstupanja od sustava i unaprijed prilagoditi kontrolu, na taj način ubrzanje brzine reakcije sustava i smanjenje iznos za previđanje sistema. Istovremeno, prilagođavanjem proporcionalnih, integralnih i diferencijalnih koeficijenata, dinamički učinak sistema može se optimizirati.
Eliminirajte grešku stabilne države:PID kontroler može postepeno smanjiti grešku stabilne države uvođenjem integralne kontrole, tako da se izlaz sistema stabilizira u blizini zadane vrijednosti.
Pojednostavite sistemski dizajn:PID kontroler ima jednostavnu strukturu, jednostavan za implementaciju i može se lako ugraditi u različite upravljačke sisteme. Istovremeno, PID kontroler ima snažnu robusnost i može se prilagoditi različitim radnim okruženjima i opterećenja promjena.
Peto, praktična primjena i prednosti PID kontrolera
PID kontroler ima širok spektar praktičnih aplikacija, uključujući kontrolu temperature, kontrolu pritiska, kontrolu protoka, kontrolu nivoa tečnosti i tako dalje. U tim aplikacijama PID kontroleri mogu učinkovito povećati tačnost sustava, poboljšati dinamičke performanse sistema, eliminirati stabilne greške i pojednostaviti sistemski dizajn. U usporedbi s drugim algoritmima kontrole, PID kontroler ima sljedeće prednosti:
Snažna općenitost:PID kontroler primjenjiv je na različite linearne sustave i neke nelinearne sustave, bez potrebe za preciznim modeliranjem modela sistema.
Pogodno uklanjanje pogrešaka:Parametri PID kontrolera (proporcionalni koeficijent, integralni koeficijent, koeficijent diferencijala) mogu se otklanjati i optimizirati eksperimentima ili simulacijom, a postupak uklanjanja pogrešaka je jednostavan i zgodan.
Snažna robusnost:PID kontroler ima snažnu sposobnost i robusnost protiv smetnji, može se prilagoditi različitim radnim okruženjima i učitavanje promjena.
Niski trošak: Trošak implementacije PID kontrolera relativno je nizak, može se široko koristiti u raznim sistemom kontrole industrijske automatizacije.
Šesti, PID kontroler izazovi i poboljšanja
Iako PID kontroler ima mnogo prednosti i široko se koristi, postoje neki izazovi i prostorija za poboljšanje u praktičnim primjenama. Na primjer, prilagođavanje parametara PID kontroleri zahtijeva određeno iskustvo i vještinu, a različiti sustavi mogu zahtijevati različite postavke parametara; Istovremeno, kontrolni učinak PID kontrolera za nelinearni i vremenski varirani sustavi može biti manji od idealan. Da bi prevladali ove izazove, istraživači su predložili mnogo poboljšanih PID kontrolera, poput nejasnih pidskih kontrolera, neuronske mreže PID kontrolera itd., Koji su bolje prilagođeni potrebama nelinearnih i vremenskih razlika.
Zaključak
Kao jedan od najvažnijih algoritmi kontrole u sistemima kontrole industrijske automatizacije, PID kontroler ima širok spektar primjene i značajne prednosti. Razumevanjem osnovnog koncepta, princip rada i mehanizam PID kontrolera možemo bolje savladati njegove strategije uklanjanja pogrešaka i strategije optimizacije u praktičnim primjenama. Istovremeno, trebali bismo obratiti pažnju i na izazove i poboljšanje prostora PID kontrolera i stalno istražujući nove algoritme za kontrolu i tehnička sredstva za poboljšanje performansi i pouzdanosti sustava kontrole industrijske automatizacije.