Bộ điều khiển PID và Điều khiển PID trong Hệ thống Điều khiển

Điều khiển PID là viết tắt của điều khiển tỷ lệ–tích phân–vi phân. Điều khiển PID là một cơ chế phản hồi được sử dụng trong hệ thống điều khiển. Loại điều khiển này còn được gọi là điều khiển ba thành phần và được thực hiện bởi bộ điều khiển PID. Bằng cách tính toán và kiểm soát ba tham số – tỷ lệ, tích phân và vi phân của mức độ mà biến quá trình lệch khỏi giá trị điểm đặt mong muốn – chúng ta có thể đạt được các hành động điều khiển khác nhau cho công việc cụ thể.

Bộ điều khiển PID được coi là bộ điều khiển tốt nhất trong gia đình hệ thống điều khiển. Nicholas Minorsky đã xuất bản bài phân tích lý thuyết về bộ điều khiển PID. Đối với điều khiển PID, tín hiệu tác động bao gồm tín hiệu lỗi tỷ lệ cộng với đạo hàm và tích phân của tín hiệu lỗi. Do đó, tín hiệu tác động cho điều khiển PID là:

Biến đổi Laplace của tín hiệu tác động kết hợp điều khiển PID là

Có một số hành động điều khiển có thể đạt được bằng cách sử dụng hai trong số ba tham số của bộ điều khiển PID. Hai tham số có thể hoạt động trong khi giữ tham số thứ ba bằng không. Vì vậy, bộ điều khiển PID đôi khi trở thành PI (tỷ lệ-tích phân), PD (tỷ lệ-vi phân) hoặc thậm chí chỉ là P hoặc I. Tham số vi phân D chịu trách nhiệm đo lường nhiễu trong khi tham số tích phân nhằm đạt giá trị mục tiêu của hệ thống. Ngày xưa, bộ điều khiển PID được sử dụng như một thiết bị cơ khí. Đó là các bộ điều khiển khí nén vì chúng được nén bằng không khí. Các bộ điều khiển cơ khí bao gồm lò xo, đòn bẩy hoặc khối lượng. Nhiều hệ thống điện tử phức tạp được trang bị vòng điều khiển PID. Ngày nay, bộ điều khiển PID được sử dụng trong PLC (bộ điều khiển logic lập trình) trong ngành công nghiệp. Các tham số tỷ lệ, vi phân và tích phân có thể được biểu diễn dưới dạng – Kp, Kd và Ki. Tất cả ba tham số này đều có ảnh hưởng đến hệ thống điều khiển vòng kín. Nó ảnh hưởng đến thời gian tăng, thời gian ổn định và vượt quá và cũng ảnh hưởng đến lỗi trạng thái ổn định.

Điều khiển PID kết hợp lợi ích của các hành động điều khiển tỷ lệ, vi phân và tích phân. Hãy thảo luận về các hành động điều khiển này một cách ngắn gọn.

Điều khiển Tỷ lệ: Ở đây, tín hiệu tác động cho hành động điều khiển trong hệ thống điều khiển tỷ lệ với tín hiệu lỗi. Tín hiệu lỗi là sự khác biệt giữa tín hiệu đầu vào tham chiếu và tín hiệu phản hồi từ đầu vào.

Điều khiển Vi phân: Tín hiệu tác động bao gồm tín hiệu lỗi tỷ lệ cộng với vi phân của tín hiệu lỗi. Do đó, tín hiệu tác động cho hành động điều khiển vi phân được cho bởi,

Điều khiển Tích phân: Đối với hành động điều khiển tích phân, tín hiệu tác động bao gồm tín hiệu lỗi tỷ lệ cộng với tích phân của tín hiệu lỗi. Do đó, tín hiệu tác động cho hành động điều khiển tích phân được cho bởi

Một bộ điều khiển PID cũng có một số hạn chế ngoài việc là một trong những bộ điều khiển tốt nhất trong hệ thống điều khiển hành động. Điều khiển PID áp dụng cho nhiều hành động điều khiển nhưng nó không hoạt động tốt trong trường hợp điều khiển tối ưu. Hạn chế chính là đường dẫn phản hồi. PID không được cung cấp mô hình nào của quá trình. Các nhược điểm khác là PID là hệ thống tuyến tính và phần vi phân nhạy với nhiễu. Một lượng nhỏ nhiễu có thể gây ra sự thay đổi lớn trong đầu ra.

Tuyên bố: Trân trọng các bài viết gốc, nếu có sự vi phạm quyền nhận dạng xin liên hệ để xóa.