PID Denetleyicileri Nasıl Çalışır: Kapsamlı Bir Kılavuz

Nasıl yapılır?PID denetleyicileribileşenleri, çalışma prensipleri ve uygulamaları dahil olmak üzere çalışmak. Endüstriyel otomasyon için PID kontrolörlerini ayarlamaya ve optimize etmeye yönelik ipuçlarını keşfedin.

  1. PID Kontrolörlerine Giriş

PID (Oransal-İntegral-Türev) kontrolörleri, endüstriyel kontrol sistemlerinde kullanılan yaygın olarak kullanılan kontrol döngüsü geri besleme mekanizmalarıdır. Birincil işlevleri, ayar noktası ve proses değişkenleri arasındaki hatayı en aza indirerek istenen ayar noktasını korumaktır - bu PID kontrolörleri, hassas ve kararlı düzenlemenin çok önemli bileşenler olduğu sıcaklık, basınç ve akış kontrolü gibi uygulamalarda kullanım alanı bulur.

  2. Bir PID Kontrol Cihazının Bileşenleri

Oransal (P) Bileşen

K_p veya oransal kazanç olarak da adlandırılan oransal bileşen, ayar noktası ve proses değişkenleri arasındaki hatalara yanıt olarak kontrol çıkışını orantılı olarak ayarlar. Daha yüksek bir K_p, belirli hatalar için daha büyük düzeltmeler sağlayabilir, ancak çok yüksek bir miktar ayarlamak sistem kararsızlığına neden olabilir.

  3. İntegral (I) Bileşeni | Denetleyici Çıkışı| Controller Output

İntegral (I) Bileşeni, zaman içindeki hataları toplayıp kontrol çıktısına entegre ederek geçmiş hataları ele alır ve yalnızca oransal kontrol ile ortadan kaldırılamayan artık kararlı durum hatasını etkili bir şekilde düzeltir. K_i bir integral kazanç, geçmiş hataların ne kadar hızlı ele alınacağını belirler, ancak aşırı K_i sistem çıkışlarının salınımına neden olabilir.

Türev (D) Bileşeni Türev bileşeni, hata oranı değişim oranına yanıt verir, mevcut değişim hızına ve sönümleme tepkisine dayalı olarak gelecekteki hataları tahmin eder, böylece aşmayı azaltır ve sistem yanıtının kararlılığını artırır. K_d veya türev kazancı hassasiyetini belirlerken, çok fazla K_d sistemdeki gürültüyü artırabilir.

  4. Çalışma Prensibi Geri Bildirim Döngüsü

PID kontrolörleri, proses değişkenlerinin ayar noktalarına göre sürekli olarak ölçüldüğü ve daha sonra PID tarafından işlenecek bir hata değerini belirlemek için herhangi bir varyansa karşı değerlendirildiği bir geri besleme döngüsü içinde çalışır.#39; kontrol çıktıları üretmek için s algoritması.

Kontrol Algoritması

Bir kontrol algoritması, süreçleri ayarlamak için orantılı, integral ve türev terimlerini kullanır. Bir PID kontrol çıkışı (u(t)) formülü aşağıdaki gibidir.

$$u(t) = K_p e(t)+ K_i int(e(t)dt + K_d frac(de(t)dt.dt

$$BURADA E(T) = T Zamanındaki Hata K_p anında yanıt olarak kullanılır, K_i zaman içinde biriken geçmiş hataları düzeltirken, K_d anlık beklentiler sunarak gelecekteki hataları tahmin eder.

  5. Bir PID Denetleyicisini Ayarlama

PID denetleyici ayarı, optimum performans için gereklidir ve istenen yanıtı elde etmek için K_p, K_i ve K_d kazançlarının ayarlanmasını içerir. Popüler ayarlama yöntemleri şunları içerir:

* Ziegler-Nichols Yöntemi: Bu sezgisel yaklaşım, PID kazançlarını hesaplamak için tüm integral ve türev kazançlarını sıfıra ayarlamayı ve salınım başlayana kadar orantılı kazancı kademeli olarak artırmayı gerektirir. Salınım başladıktan sonra, PID kazançları hesaplanırken nihai kazanç ve periyot referans olarak kullanılır.

*Deneme Yanılma: Kabul edilebilir bir kararlılık ve yanıt verme dengesi bulunana kadar sistem yanıtını izlerken kazanımların adım adım ayarlanması.

  6. Uygulamalar ve Örnekler

PID kontrolörleri, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çok sayıda gerçek dünya örneğinde görüldüğü gibi, etkinlikleri nedeniyle çok sayıda endüstride çok yönlülüklerini kanıtlamıştır:

* Sıcaklık Kontrolü: HVAC sistemlerindeki PID kontrolörleri, ısıtma veya soğutma elemanlarını buna göre ayarlayarak istenen sıcaklıkları korur.

* Basınç Kontrolü: PID kontrolörleri, güvenli ve verimli operasyonlar sağlamak için basıncı kontrol ederek kimyasal işleme operasyonlarında önemli bir rol oynar.

* Akış Kontrolü: Su arıtma tesislerinde, PID kontrolörleri tutarlı kalite kontrolü için akış hızını ve kalitesini yönetir.

PID kontrolörleri, artan proses kararlılığı, azalan değişkenlik ve gelişmiş sistem performansı gibi çeşitli avantajlar sunar.