Автоматическое управление процессами
Автоматическое управление процессами охватывает измерение значений определенных параметров системы и корректировку показателей в необходимом направлении. Например, контроль температуры в различных нагревательных устройствах позволяет автоматически регулировать мощность работы приборов, чтобы избежать перегрева. Это взаимодействие является важным во многих областях техники.
ПИД-регулятор как средство управления
Эффективным методом регулирования параметров системы является ПИД-регулятор, который принимает данные от различных элементов и генерирует соответствующий управляющий сигнал. В случае контроля нагрева, схема работы ПИД-регулятора выглядит следующим образом: регулятор получает информацию о нагреве от температурного датчика, на основе чего формирует и отправляет сигнал элементу, ответственному за регулирование мощности нагревательного элемента.
ПИД-регулятор - это аббревиатура, которая расшифровывается как пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор.
Пропорциональная составляющая
Для поддержания необходимого значения параметра регулятор отправляет сигналы, которые приказывают элементам достичь необходимого показателя. Однако использование исключительно пропорционального регулятора в некоторых случаях может быть нецелесообразным. Например, когда значение температуры устройства приближается к установленному, мощность снижается, а уменьшение мощности происходит медленнее, в результате чего нужная температура может так и не быть достигнута.
Интегральная составляющая
Интегральный регулятор пытается подвести систему к необходимому значению параметра, но делает это постепенно, вызывая колебания значений около целевого показателя, затем снова снижая его, пока не достигнется стабильность температуры.
Дифференциальная составляющая
Скорость приближения параметра к необходимому значению оценивается дифференциальным регулятором, который формирует сигнал для повышения скорости реакции системы.
Настройка ПИД-регулятора
Определение необходимых коэффициентов составляющих в регуляторе может осуществляться различными способами:
- Установите максимальную мощность работы регулируемого устройства. Увеличивайте значение пропорционального регулятора и наблюдайте за поведением системы. Продолжайте повышать значение, пока не возникнут колебания, вызванные перерегулированием.
- Уменьшите значение пропорционального регулятора, пока не добьетесь стабилизации системы (гашение колебаний).
- Уменьшите значение пропорционального регулятора на 15% ниже уровня стабилизации системы и уменьшите мощность работы регулируемого устройства.
- Постепенно повышайте максимальную мощность работы регулируемого устройства. Увеличивайте значение интегрального регулятора до момента возникновения затухающих колебаний, после чего уменьшите его до уровня, при котором система будет достигать необходимого значения без колебаний.
- Если необходимо установить значение дифференциального регулятора, то постепенно увеличивайте скорость и соответственно повышайте значение этого регулятора до достижения системой стабильного состояния с минимальным временем обработки сигнала. Значение считается корректным при наличии в системе одного перерегулирования.
- Проверьте точность настройки системы, выставив различные мощности работы регулируемого устройства.