PID Denetleyici Ne İşe Yarar? İşlevselliğini ve Uygulamalarını Anlama

Ne olduğunu keşfedinPID denetleyicisiendüstriyel otomasyondaki temel işlevselliği, bileşenleri ve uygulamaları dahil olmak üzere yapar. PID kontrolörlerinin proses kararlılığını ve performansını nasıl iyileştirdiğini öğrenin.

   1. Oransal İntegral-Türev Denetleyicilere Giriş

PID kontrolörleri (Oransal-İntegral-Türev), endüstriyel otomasyon ve kontrol sistemlerinin ayrılmaz parçalarıdır ve ayar noktaları ile proses değişkenleri arasındaki hataları en aza indirerek istenen ayar noktalarını korumak için kullanılır. PID kontrolörleri, optimum performans için hassas ve kararlı kontrolün gerekli olduğu sıcaklık, basınç ve akış kontrollerinde önemli bir rol oynar.

  2. PID Kontrol Cihazının Temel İşlevi

Oransal Kontrol

PID kontrolörlerinin orantılı bir bileşeni, ayar noktası ve proses değişkenleri arasındaki farklılıklardan kaynaklanan hatalara, bunlara yanıt olarak kontrol çıkışını orantılı olarak ayarlayarak yanıt verir. (K_p) olarak da adlandırılan orantılı bir kazanç, yanıtın büyüklüğünü belirler; artan (K_p) verilen hatalar için daha büyük düzeltmeler sağlayabilir; Ancak, çok yükseğe ayarlanırsa sistem kararsızlığına yol açabilir.

  3. İntegral Kontrol

İntegral kontrol, kontrol çıktısına özetlenmiş hatalar ekleyerek zaman içinde biriken geçmiş hataların birikimini ele alır ve oransal kontrolün tek başına düzeltemeyeceği artık kararlı durum hatasını ortadan kaldırır. K_i olarak bilinen integral kazanç, hataların ne kadar hızlı düzeltileceğini kontrol eder, ancak çok yüksek K_i sistem çalışmasının salınımına neden olabilir.

  4. Türev Kontrolü

Türev bileşeni, mevcut değişim oranına dayalı olarak gelecekteki değerini tahmin ederek bir hatanın değişim hızına tepki verir, aşmayı azaltırken ve kararlılığı artırırken sistem yanıtını azaltmaya yardımcı olur. K_d veya türev kazanç katsayısı, hatadaki değişikliklere karşı duyarlılığını belirler' s oranı; Çok fazla K_d, sisteminizdeki gürültüyü artırabilir.

  5. PID Kontrolörleri Nasıl Çalışır?

Geri Besleme Döngü Mekanizması

PID kontrolörleri, hataya neden olan herhangi bir sapmayı tespit etmek için proses değişkenlerinin ayar noktası değerlerine göre sürekli olarak ölçüldüğü bir geri besleme döngüsü mekanizması içinde çalışır; bir kez tespit edildiğinde, bu hata verileri, kontrol çıktısını buna göre hesaplayan PID kontrol algoritmasına beslenir.

Kontrol Algoritması Bir kontrol algoritması, süreçleri buna göre ayarlamak için orantılı, integral ve türev terimlerini kullanır. Tipik bir PID kontrol çıkışı (u(t)) formülü şöyle görünebilir:

$$Örneğin$$_p = K_e(t), K_i = IntE ve K_d fractionde(t).dt

(t) zamanında, bir hata (e(t)) ortaya çıkar ve derhal düzeltilmesi gerekir; Bununla birlikte, orantılı bileşeni (K_p E(T)), anında geri bildirim sağlar; K_i gelecekteki hataları tahmin ederken K_d zaman içinde geçmiş hataları düzeltmek, anında yanıtlar ve düzeltme sağlar.

  6. PID Kontrolörleri için Kullanım Alanları (Programlanabilir İndüklenmiş Gecikme Kontrolörleri)

Sıcaklık Kontrolü

PID kontrolörleri, sıcaklık regülatörleri olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. HVAC sistemleri, ısıtma veya soğutma elemanlarını gerektiği gibi ayarlayarak istenen iklimi elde etmek için bunlara güvenir; endüstriyel fırınlar, pişirme, kürleme ve ısıl işlem gibi işlemler sırasında hassas sıcaklık düzenlemesi için PID kontrolörleri kullanır.

Basınç Kontrolü

Kimyasal işleme ve hidrolik sistemler, tutarlı ürün kalitesi sağlarken ekipman hasarını önlemeye yardımcı olan güvenli ve etkili operasyonlar için basıncı yönetmek için PID kontrolörleri gerektirir. Bu kontrolörler, basıncı istenen seviyelerde kontrol ederek, tutarlı ürün kalitesi sonuçlarıyla güvenli operasyonlar sağlar.

Akış Kontrolü

PID kontrolörleri, sıvıların ve gazların akış hızını yönetmek için çeşitli uygulamalarda kullanılır. Su arıtma tesisleri, kimyasal ve su akışlarını kontrol ederek tutarlı su kalitesi sağlamak için bunları kullanırken, yakıt enjeksiyon sistemleri, verimli yanma için yakıt-hava karışımını optimize etmek için PID kontrolörlerini kullanır.

  7. PID Kontrol Cihazlarının Faydaları

PID kontrolörleri, proses kararlılığını iyileştirmek, değişkenliği azaltmak ve sistem performansını artırmak için birçok avantaj sunar. Bu PID kontrolörleri, gerçek zamanlı olarak tespit edilen hatalara göre kontrol çıkışını sürekli olarak ayarlayarak, istediğiniz ayar noktasını daha güvenilir bir şekilde korumanıza yardımcı olur ve genel olarak daha tutarlı operasyonlar sağlar.

Ayarlama ve Optimizasyon

 PID denetleyicilerinin ayarlanması, optimum performans için anahtardır ve ayarlama, istenen yanıtları elde etmek için (K_p), (K_i) ve (K_d) kazançlarının uygun şekilde değiştirilmesini içerir. Yaygın ayarlama stratejileri şunları içerebilir:

* Ziegler-Nichols Yöntemi: Bu sezgisel prosedür, PID kazançlarını hesaplamak için temel olarak nihai kazancını ve salınım periyodunu kullanarak, sistem salınımı gerçekleşene kadar oransal kazancı artırmadan önce tüm integral ve türev kazançlarını sıfıra eşit hale getirir.

* Deneme ve Yanılma: Sisteminizin kararlılığı ve yanıt verme hızı arasında kabul edilebilir bir denge bulana kadar kazanç seviyelerini kademeli olarak artırın.