차동 비례 적분 제어기는 변경 가능한 주어진 매개변수를 유지하기 위해 자동화 시스템에 설치되는 장치입니다.
언뜻보기에는 모든 것이 혼란 스럽지만 PID 제어는 더미에 대해서도 설명 할 수 있습니다. 전자 시스템 및 장치에 익숙하지 않은 사람들.
PID 컨트롤러란?
PID 컨트롤러는 필수 피드백과 함께 제어 루프에 내장된 장치입니다. 대기 온도와 같은 설정값의 설정 수준을 유지하도록 설계되었습니다.
장치는 센서 또는 센서로부터 수신된 데이터를 기반으로 제어 장치에 제어 또는 출력 신호를 공급합니다. 컨트롤러는 일시적인 프로세스의 정확도와 작업 품질이 높습니다.
PID 제어기의 3가지 계수와 작동 원리
PID 제어기의 역할은 제어 변수를 주어진 수준으로 유지하는 데 필요한 전력량의 출력 신호를 제공하는 것입니다. 표시기를 계산하기 위해 비례, 적분, 미분의 3가지 계수를 포함하는 복잡한 수학 공식이 사용됩니다.
밸브의 열림 정도를 증기로 조절하여 온도를 일정 수준으로 유지해야 하는 물이 담긴 용기를 규제 대상으로 합시다.
비례 성분은 입력 데이터와 불일치하는 순간에 나타납니다. 간단히 말해서 실제 온도와 원하는 온도의 차이에 조정 가능한 계수를 곱한 다음 출력 신호를 얻어 밸브에 적용해야 합니다. 저것들. 도가 떨어지 자마자 가열 과정이 시작되고 원하는 표시 위로 올라갑니다. 꺼지거나 식습니다.
그런 다음 주어진 수준에서 우리의 온도를 유지하는 데 환경의 영향이나 기타 방해하는 영향을 보상하도록 설계된 필수 구성 요소가 있습니다. 제어되는 장치에 영향을 미치는 추가 요소가 항상 있기 때문에 비례 성분을 계산하기 위해 데이터를 수신할 때 이미 수치가 변경되고 있습니다. 그리고 외부 영향이 클수록 지표의 변동이 더 강해집니다. 전원 서지가 발생합니다.
적분 구성 요소는 과거 온도 값을 기반으로 변경된 경우 해당 값을 반환하려고 시도합니다. 이 과정은 아래 동영상에 자세히 설명되어 있습니다.
그런 다음 계수에 따라 레귤레이터의 출력 신호를 적용하여 온도를 높이거나 낮춥니다. 시간이 지남에 따라 외부 요인을 보상하는 값이 선택되고 점프가 사라집니다.
적분은 정적 오류를 계산하여 오류를 제거하는 데 사용됩니다. 이 프로세스에서 가장 중요한 것은 올바른 계수를 선택하는 것입니다. 그렇지 않으면 오류(불일치)가 적분 구성요소에도 영향을 미칩니다.
PID의 세 번째 구성 요소는 미분기입니다. 시스템에 미치는 영향과 피드백 사이에 발생하는 지연의 영향을 보상하도록 설계되었습니다. 비례 제어기는 온도가 원하는 수준에 도달할 때까지 전원을 공급하지만 특히 큰 값에서 정보가 장치에 전달되면 항상 오류가 발생합니다. 과열될 수 있습니다. 디퍼렌셜은 지연이나 환경 영향으로 인한 편차를 예측하고 공급 전력을 미리 줄입니다.
PID 컨트롤러 튜닝
PID 컨트롤러 튜닝은 2가지 방법으로 수행됩니다.
- 합성은 시스템 모델을 기반으로 한 매개변수 계산을 의미합니다. 이 설정은 정확하지만 자동 제어 이론에 대한 깊은 지식이 필요합니다. 엔지니어와 과학자에게만 적용됩니다. 소비 특성을 제거하고 많은 계산을해야하기 때문입니다.
- 수동 방법은 시행착오를 기반으로 합니다. 이를 위해 이미 완성된 시스템의 데이터를 기반으로 하고 레귤레이터의 하나 이상의 계수를 일부 조정합니다. 전원을 켜고 최종 결과를 관찰한 후 매개변수가 올바른 방향으로 변경됩니다. 원하는 수준의 성능에 도달할 때까지 계속됩니다.
분석 및 조정의 이론적인 방법은 실제로 거의 사용되지 않습니다. 이는 제어 대상의 특성에 대한 무지와 가능한 많은 방해 영향으로 인해 발생합니다. 시스템 모니터링에 기반한 실험적 방법이 더 일반적입니다.
현대의 자동화된 프로세스는 조절기의 계수를 조정하기 위한 프로그램의 제어 하에 특수 모듈로 구현됩니다.
PID 제어기의 목적
PID 제어기는 자동제어밸브와 같은 액츄에이터의 제어동작을 변경하여 온도, 압력, 탱크내 수위, 배관내 유량, 무엇인가의 농도 등 필요한 수준에서 일정한 값을 유지하도록 설계되었습니다. 설정을 위해 비례, 통합, 미분 양을 사용합니다.
사용 목적은 대규모 산업 및 발전소 원자로까지 제어할 수 있는 정확한 제어 신호를 얻는 것입니다.
온도 제어 예
종종 PID 컨트롤러는 온도를 제어하는 데 사용됩니다. 탱크의 물을 가열하는 간단한 예를 들어 이 자동 프로세스를 고려해 보겠습니다.
액체를 용기에 붓고 원하는 온도로 가열하고 주어진 수준으로 유지해야 합니다. 탱크 내부에 온도 센서가 설치되어 있습니다 - 열전대 또는 저항 온도계 PID 제어기에 직접 연결됩니다.
액체를 가열하기 위해 아래 그림과 같이 자동 제어 밸브와 함께 증기를 공급합니다. 밸브 자체는 조절기로부터 신호를 받습니다.작업자는 탱크에서 유지되어야 하는 PID 컨트롤러에 온도 설정값을 입력합니다.
컨트롤러 계수가 올바르게 설정되지 않으면 밸브가 완전히 열리거나 완전히 닫히는 수온 점프가 발생합니다. 이 경우 PID 제어기 계수를 계산하여 다시 입력해야 합니다. 모든 것이 올바르게 수행되면 짧은 시간 후에 시스템이 공정을 균일화하고 탱크의 온도는 주어진 수준으로 유지되는 반면 제어 밸브의 개방 정도는 중간 위치에 있게 됩니다.
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