Регулятори PID та керування PID у системах керування

Керування PID означає пропорційне-інтегральне-диференційне керування. Керування PID — це механізм зворотного зв'язку, використовується в системі керування. Цей тип керування також називають трьохчленним керуванням і реалізується за допомогою контролера PID. Обчислюючи та керуючи трьома параметрами — пропорційною, інтегральною та диференційною частинами того, наскільки процесний параметр відрізняється від бажаного значення точки установки — ми можемо досягти різних дій керування для конкретної роботи.

Контролери PID вважаються найкращими контролерами в сімействі систем керування. Ніколас Мінорський опублікував теоретичну аналітичну статтю про контролер PID. Для керування PID сигнал управління складається з пропорційного сигнала похибки, доданого до похідної та інтеграла похибки. Тому сигнал управління для керування PID є:

Перетворення Лапласа сигналу управління, яке включає керування PID, є

Існують деякі дії керування, які можна досягти, використовуючи будь-які два параметри контролера PID. Два параметри можуть працювати, зберігаючи третій нульовим. Таким чином, контролер PID іноді стає PI (пропорційно-інтегральним), PD (пропорційно-диференційним) або навіть P або I. Диференційний член D відповідає за вимірювання шуму, тоді як інтегральний член призначений для досягнення цільового значення системи. У ранні часи контролер PID використовувався як механічний пристрій. Це були пневматичні контролери, оскільки вони були стиснуті повітрям. Механічні контролери включають пружину, важіль або масу. Багато складних електронних систем оснащені контуром керування PID. У сучасні часи контролери PID використовуються в ПЛК (програмованих логічних контролерах) у промисловості. Пропорційні, диференційні та інтегральні параметри можна виразити як – Kp, Kd та Ki. Всі ці три параметри мають вплив на замкнуту систему керування. Вони впливають на час розходження, час встановлення та перевищення, а також на помилку стаціонарного стану.

Керування PID об'єднує переваги пропорційного, диференційного та інтегрального керування. Розглянемо ці дії керування коротко.

Пропорційне керування: Тут сигнал управління для дії керування в системі керування пропорційний до сигналу похибки. Сигнал похибки є різницею між сигналом вхідного референсу та сигналом зворотного зв'язку, отриманим з вводу.

Диференційне керування: Сигнал управління складається з пропорційного сигналу похибки, доданого до похідної від сигналу похибки. Тому сигнал управління для дії диференційного керування задається так,

Інтегральне керування: Для дії інтегрального керування сигнал управління складається з пропорційного сигналу похибки, доданого до інтеграла від сигналу похибки. Тому сигнал управління для дії інтегрального керування задається так

Контролер PID має деякі обмеження, окрім того, що він є одним з кращих контролерів в системах керування. Керування PID застосовується до багатьох дій керування, але воно не добре працює в разі оптимального керування. Основним недоліком є шлях зворотного зв'язку. PID не наділений жодною моделлю процесу. Інші недоліки полягають в тому, що PID є лінійною системою, а диференційна частина чутлива до шуму. Незначна кількість шуму може спричинити велику зміну в виході.

Заява: Поважайте оригінал, добри статті варті поділу, якщо є порушення авторських прав, будь ласка, зв'яжіться для видалення.