PID-vezérlők és PID-irányítás az irányítási rendszerekben

PID-irányítás az arányos-integrál-differenciális irányítást jelenti. A PID-irányítás egy visszacsatolási mechanizmus, amelyet egy irányító rendszerben használnak. Ez a típusú irányítást háromtagú irányításnak is nevezik, és egy PID-irányító által valósítják meg. Három paraméter kiszámítása és irányítása – a folyamatváltozó arányos, integrál és differenciálja, ahogy eltér a kívánt beállítási értéktől – segítségével elérhetünk különböző irányítási műveleteket adott feladatokhoz.

A PID-irányítók számítanak a legjobb irányítóknak az irányító rendszerek családjában. Nicholas Minorsky publikálta a PID-irányító elméleti elemzését. A PID-irányításnál a vezérlőjel az arányos hiba jelének, a hiba jel deriváltjának és integráltjának összege. Így a PID-irányításnál a vezérlőjel:

A Laplace-transzformált a PID-irányítást tartalmazó vezérlőjel esetén:

Néhány irányítási művelet elérhető a PID-irányító két paraméterének használatával. Két paraméter működhet, miközben a harmadik nullát vesz fel. Így a PID-irányító néha PI (arányos-integrál), PD (arányos-differenciál) vagy akár P vagy I lesz. A D (differenciál) tag felelős a zajmérésekért, míg az integrál tag célja, hogy elérje a rendszer célszintjét. Korábban a PID-irányítót mechanikus eszközként használták. Ezek pneumatikus irányítók voltak, mivel levegőt nyomtak. A mechanikus irányítók között találhatók rugó, pálya vagy tömeg. Sok komplex elektronikus rendszerrel van ellátva PID-irányítási hurok. Mai napig a PID-irányítókat a gyártiparban PLC (programozható logikai irányítók) formájában használják. Az arányos, differenciál és integrál paraméterek Kp, Kd és Ki alakban fejezhetők ki. Mindhárom paraméter hatással van a zárt hurok irányító rendszerre. Hatással van a felkelési időre, a lecsendesedési időre, a túllendülésre és a állandó állapotbeli hibára.

PID-irányítás kombinálja az arányos, differenciál és integrál irányítási műveletek előnyeit. Röviden tárgyaljuk ezeket az irányítási műveleteket.

Arányos irányítás: Itt az irányító jel arányos a hiba jellel. A hiba jel a referencia bemeneti jel és a visszacsatolási jel különbsége.

Differenciál irányítás: Az irányító jel az arányos hiba jelhez hozzáadva a hiba jel deriváltját. Így a differenciál irányítási művelet irányító jele:

Integrál irányítás: Az integrál irányítási műveletnél az irányító jel az arányos hiba jelhez hozzáadva a hiba jel integráltját. Így az integrál irányítási művelet irányító jele:

A PID-irányító néhány korlátozás mellett is az egyik legjobb irányító az irányítási rendszerekben. A PID-irányítást sok irányítási műveletre alkalmazzák, de nem teljesíti jól az optimális irányítást. A fő hátrány a visszacsatolási útvonal. A PID-nél nincs modell a folyamatra. Más hátrányok, hogy a PID lineáris rendszer, és a differenciál rész zajérzékeny. Kis mennyiségű zaj nagy változást okozhat a kimeneten.

Nyilatkozat: Tiszteletben tartsa az eredeti cikkeket, a jó cikkek megosztásra méltóak, ha sértés történik, lépjen kapcsolatba a törlésével.