Автоматичне управління процесами
Автоматичне управління процесами охоплює вимірювання значень певних параметрів системи та корекцію показників у необхідному напрямку. Наприклад, контроль температури в різних нагрівальних пристроях дозволяє автоматично регулювати потужність роботи приладів, щоб уникнути перегріву. Це взаємодія є важливою у багатьох галузях техніки.
ПІД-регулятор як засіб управління
Ефективним методом регулювання параметрів системи є ПІД-регулятор, який приймає дані від різних елементів і генерує відповідний керуючий сигнал. У випадку контролю нагріву, схема роботи ПІД-регулятора виглядає наступним чином: регулятор отримує інформацію про нагрів від температурного датчика, на основі чого формує та надсилає сигнал елементу, відповідальному за регулювання потужності нагрівального елемента.
ПІД-регулятор - це абревіатура, яка розшифровується як пропорційно-інтегрально-диференціальний регулятор.
Пропорційна складова
Для підтримки необхідного значення параметра регулятор надсилає сигнали, які наказують елементам досягти необхідного показника. Однак використання виключно пропорційного регулятора в певних випадках може бути недоцільним. Наприклад, коли значення температури пристрою наближається до встановленого, потужність зменшується, а зменшення потужності відбувається повільніше, в результаті чого потрібна температура може так і не бути досягнута.
Інтегральна складова
Інтегральний регулятор намагається підвести систему до необхідного значення параметра, але робить це поступово, викликаючи коливання значень поблизу цільового показника, затим знову знижуючи його, поки не досягнеться стабільність температури.
Диференційна складова
Швидкість наближення параметра до необхідного значення оцінюється диференціальним регулятором, який формує сигнал для підвищення швидкості реакції системи.
Налаштування ПІД-регулятора
Визначення необхідних коефіцієнтів складових у регуляторі може здійснюватися різними способами:
- Встановіть максимальну потужність роботи регульованого пристрою. Збільшуйте значення пропорційного регулятора та спостерігайте за поведінкою системи. Продовжуйте підвищувати значення, поки не виникнуть коливання, викликані перерегулюванням.
- Зменшіть значення пропорційного регулятора, поки не досягнете стабілізації системи (гасіння коливань).
- Зменшіть значення пропорційного регулятора на 15% нижче рівня стабілізації системи та зменште потужність роботи регульованого пристрою.
- Постепенно підвищуйте максимальну потужність роботи регульованого пристрою. Збільшуйте значення інтегрального регулятора до моменту виникнення загасаючих коливань, після чого зменште його до рівня, при якому система досягатиме потрібного значення без коливань.
- Якщо потрібно виставити значення диференційного регулятора, то поступово збільшуйте швидкість та відповідно підвищуйте значення цього регулятора до досягнення системою стабільного стану з мінімальним часом обробки сигналу. Значення вважається коректним при наявності в системі одного перерегулювання.
- Перевірте точність налаштування системи, виставивши різні потужності роботи регульованого пристрою.