PID-регуляторы и PID-регулирование в системах управления
PID-управление означает пропорционально-интегрально-дифференциальное управление. PID-управление — это механизм обратной связи, используемый в системе управления. Этот тип управления также называют трехкомпонентным управлением и он реализуется с помощью PID-регулятора. Расчет и управление тремя параметрами — пропорциональным, интегральным и дифференциальным отклонениями процесса от желаемого значения уставки — позволяют достичь различных действий управления для конкретных задач.
PID-регуляторы считаются лучшими регуляторами в семействе систем управления. Николас Минорский опубликовал теоретический анализ PID-регулятора. Для PID-управления сигнал управления состоит из пропорционального сигнала ошибки, добавленного к производной и интегралу сигнала ошибки. Следовательно, сигнал управления для PID-управления выглядит так:
Преобразование Лапласа сигнала управления, включающего PID-управление, выглядит следующим образом:
Существуют некоторые действия управления, которые можно достичь, используя любые два параметра PID-регулятора. Два параметра могут работать, оставляя третий равным нулю. Таким образом, PID-регулятор может стать PI (пропорционально-интегральный), PD (пропорционально-дифференциальный) или даже P или I. Производная часть D отвечает за измерение шума, а интегральная часть предназначена для достижения целевого значения системы. В ранние времена PID-регулятор использовался как механическое устройство. Это были пневматические регуляторы, сжатые воздухом. Механические регуляторы включали пружины, рычаги или массы. Многие сложные электронные системы оснащены цепью PID-управления. В наши дни PID-регуляторы используются в программируемых логических контроллерах (PLC) в промышленности. Пропорциональный, дифференциальный и интегральный параметры могут быть выражены как – Kp, Kd и Ki. Все три этих параметра влияют на замкнутую систему управления. Они влияют на время нарастания, время установления, перерегулирование и также постоянную составляющую ошибки.
| Ответ управления | Время нарастания | Время установления | Перерегулирование | Постоянная составляющая ошибки |
| Kp | уменьшение | малое изменение | увеличение | уменьшение |
| Kd | малое изменение | уменьшение | уменьшение | без изменений |
| Ki | уменьшение | увеличение | увеличение | устранение |
PID-управление объединяет преимущества пропорционального, дифференциального и интегрального действий управления. Давайте кратко обсудим эти действия управления.
Пропорциональное управление: Здесь сигнал управления для действия управления в системе управления пропорционален сигналу ошибки. Сигнал ошибки является разностью между эталонным входным сигналом и сигналом обратной связи, полученным с входа.
Дифференциальное управление: Сигнал управления состоит из пропорционального сигнала ошибки, добавленного к производной сигнала ошибки. Следовательно, сигнал управления для дифференциального действия управления выглядит следующим образом:
Интегральное управление: Для интегрального действия управления сигнал управления состоит из пропорционального сигнала ошибки, добавленного к интегралу сигнала ошибки. Следовательно, сигнал управления для интегрального действия управления выглядит следующим образом:
У PID-регулятора есть некоторые ограничения, несмотря на то, что он считается одним из лучших регуляторов в системах управления. PID-управление применимо к многим действиям управления, но оно не работает хорошо в случае оптимального управления. Основным недостатком является путь обратной связи. PID-регулятор не имеет модели процесса. Другие недостатки заключаются в том, что PID-регулятор является линейной системой, а дифференциальная часть чувствительна к шуму. Небольшое количество шума может вызвать значительные изменения на выходе.
Заявление: Уважайте оригинал, хорошие статьи стоят того, чтобы их делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.
