PID regulační čidlo a PID řízení v systémech řízení

PID řízení znamená proporční-integrační-diferenciální řízení. PID řízení je zpětnovazební mechanismus používaný v řídicím systému. Tento typ řízení se také nazývá tříparametrové řízení a je implementován pomocí PID regulátoru. Pomocí výpočtu a ovládání tří parametrů – proporčního, integračního a diferenciálního odchylky procesní proměnné od požadované nastavené hodnoty – můžeme dosáhnout různých řídicích akcí pro specifickou práci.

PID regulátory jsou považovány za nejlepší regulátory v rodině řídicích systémů. Nicholas Minorsky publikoval teoretickou analýzu PID regulátoru. Pro PID řízení se aktivační signál skládá z proporčního chybového signálu přičteného k derivaci a integrálu chybového signálu. Proto se aktivační signál pro PID řízení vyjadřuje jako:

Laplaceova transformace aktivačního signálu obsahujícího PID řízení je

Existují některé řídicí akce, které lze dosáhnout použitím jakéhokoli ze dvou parametrů PID regulátoru. Dva parametry mohou fungovat, zatímco třetí je nulový. Takže PID regulátor se někdy stává PI (proporční-integrační), PD (proporční-diferenciální) nebo dokonce P nebo I. Derivativní člen D je odpovědný za měření šumu, zatímco integrační člen slouží k dosažení cílové hodnoty systému. V raných dobách byl PID regulátor používán jako mechanické zařízení. Byly to pneumatické regulátory, protože byly stlačeny vzduchem. Mechanické regulátory zahrnují pružinu, páku nebo hmotu. Mnoho složitých elektronických systémů je vybaveno smyčkou PID řízení. V moderních dobách jsou PID regulátory používány v PLC (programovatelných logických kontrolorech) v průmyslu. Proporční, derivativní a integrační parametry lze vyjádřit jako – Kp, Kd a Ki. Všechny tři parametry mají vliv na uzavřenou smyčku řídicího systému. Ovlivňují dobu vystupování, dobu ustálení a přeskok a také chybu ustáleného stavu.

PID řízení kombinuje výhody proporčního, derivativního a integračního řídicího jednání. Pojďme si tyto řídicí akce stručně popsat.

Proporční řízení: Zde je aktivační signál pro řídicí akci v řídicím systému proporcionální k chybovému signálu. Chybový signál je rozdíl mezi referenčním vstupním signálem a zpětnovazačním signálem získaným ze vstupu.

Derivativní řízení: Aktivační signál se skládá z proporčního chybového signálu přičteného k derivaci chybového signálu. Proto se aktivační signál pro derivativní řídicí akci dá vyjádřit jako,

Integrační řízení: Pro integrační řídicí akci se aktivační signál skládá z proporčního chybového signálu přičteného k integrálu chybového signálu. Proto se aktivační signál pro integrační řídicí akci dá vyjádřit jako

PID regulátor má i některé omezení, navzdory tomu, že je jedním z nejlepších regulátorů v systému řídicích akcí. PID řízení je použitelné pro mnoho řídicích akcí, ale v případě optimálního řízení nefunguje dobře. Hlavní nevýhodou je zpětnovazební cesta. PID není vybaven žádným modelem procesu. Dalšími nedostatky jsou, že PID je lineární systém a derivativní část je citlivá na šum. Malé množství šumu může způsobit velkou změnu v výstupu.

Prohlášení: Respektujte původ, doporučujeme sdílet kvalitní články, pokud dojde k porušení autorských práv, kontaktujte nás pro jejich odstranění.