PID-regulatorer och PID-styrning i styrsystem

PID-styrning står för proportional-integral-derivativstyrning. PID-styrning är en återkopplingsmekanism som används i ett styrsystem. Denna typ av styrning kallas också tretermstyrning och implementeras av en PID-regulator. Genom att beräkna och styra tre parametrar – den proportionella, integrala och derivativa delen av hur mycket en processvariabel avviker från det önskade referensvärdet – kan vi uppnå olika styråtgärder för specifika arbetsuppgifter.

PID-regulatorer anses vara de bästa regulatorerna i familjen av styrsystem. Nicholas Minorsky publicerade den teoretiska analysen av PID-regulatorn. För PID-styrning består aktiveringsignalen av proportionell felsignal tillagd med derivatan och integralen av felsignalen. Därför är aktiveringsignalen för PID-styrning:

Laplacetransformen av aktiveringsignalen som inkluderar PID-styrning är

Det finns vissa styråtgärder som kan uppnås genom att använda två parametrar av PID-regulatorn. Två parametrar kan fungera medan den tredje hålls noll. Så PID-regulator blir ibland PI (proportionell-integral), PD (proportionell-derivativ) eller ens P eller I. Derivatetermen D är ansvarig för mätning av brus medan integraltermen syftar till att nå det önskade värdet för systemet. Tidigare användes PID-regulator som en mekanisk enhet. Dessa var pneumatiska regulatorer eftersom de komprimerades av luft. Mekaniska regulatorer innehåller fjäder, spak eller massa. Många komplexa elektroniska system är utrustade med en PID-styrslutled. I moderna dagar används PID-regulatorer i PLC (programmerbara logikkontroller) i industrin. De proportionella, derivativa och integralparametrarna kan uttryckas som – Kp, Kd och Ki. Alla dessa tre parametrar har en effekt på det sluten slutled. Det påverkar uppstartstid, stillaståendestid och översteg samt även det steady state error

PID-styrning kombinerar fördelarna med proportionell, derivativ och integralstyråtgärder. Låt oss diskutera dessa styråtgärder kort.

Proportionell styrning: Här är aktiveringsignalen för styråtgärden i ett styrsystem proportionell till felsignalen. Felsignalen är skillnaden mellan referensinmatningsignalen och återkopplingsignalen från inmatningen.

Derivativ styrning: Aktiveringsignalen består av proportionell felsignal tillagd med derivatan av felsignalen. Därför ges aktiveringsignalen för derivativ styråtgärd av,

Integral styrning: För integral styråtgärd består aktiveringsignalen av proportionell felsignal tillagd med integralen av felsignalen. Därför ges aktiveringsignalen för integral styråtgärd av

En PID-regulator har vissa begränsningar också trots att den är en av de bästa regulatorerna i styråtgärdssystem. PID-styrning är tillämpbar på många styråtgärder men presterar inte bra i fallet med optimal styrning. Huvudnackdel är återkopplingsvägen. PID-försees inte med något modell av processen. Andra nackdelar är att PID är ett linjärt system och derivatdelen är känslig för brus. Ett litet mängd brus kan orsaka stor förändring i utgången.

Utrop: Respektera det ursprungliga, bra artiklar är värda att dela, om det finns intrång kontakta för att ta bort.