Thiên vị là một vấn đề trong các bộ điều khiển PID

1. Giới thiệu

Bộ điều khiển PID (tỉ lệ-tích phân) là những công cụ không thể thiếu trong các hệ thống điều khiển và tự động hóa công nghiệp. Các bộ điều khiển được thiết kế để điều chỉnh đầu vào để giữ một điểm đặt tại một giá trị nhất định. Thiên vị là một đặc điểm quan trọng của các điều khiển PID mà đã bị bỏ qua. Điều quan trọng là hiểu sai lệch khi điều khiển PID theo thứ tự để chúng chính xác và ổn định. Bài này xem xét định kiến, bao gồm các loại, ưu điểm, nhược điểm và mối quan tâm của nó.

2. Định kiến về điều khiển PID

Trong PID, thiên vị là một hằng số được thêm vào tín hiệu điều khiển để giữ cho đầu ra ổn định khi không có lỗi. Offset giúp đạt được đầu ra mong muốn ngay cả khi các biến quá trình thay đổi. Thiên kiến giúp giữ cho hệ thống ổn định, và giảm thiểu các dao động. Thiên vị chỉ đơn giản là thành phần của thuật toán điều khiển giúp đạt được đầu ra mong muốn.

Sự thiên vị

Định kiến được phân thành hai loạiBộ điều khiển PID: chênh lệch điểm đặt và kết quả.

Sự thiên vị đầu ra

Sai số đầu ra (còn được gọi là sai số thủ công) là hằng số được thêm vào đầu ra của bộ điều khiển khi không có lỗi. Điều này đảm bảo bộ điều khiển giữ một đầu ra cố định, ngay cả khi không có lỗi. Ví dụ, trong một hệ thống sưởi ấm, thiên vị đầu ra được sử dụng để duy trì nhiệt độ mong muốn, ngay cả khi there' S không có khác biệt về nhiệt độ giữa nhiệt độ điểm đặt và nhiệt độ thực tế.

Sai lệch điểm đặt

Độ lệch điểm đặt (tiếng Anh: Setpoint bias, also known as feedforward) là một hằng số được thêm vào điểm đặt để ngăn chặn những thay đổi đột ngột trong việc điều khiển hành động. Sự thiên vị này ngăn ngừa những thay đổi đầu ra đột ngột và cho phép chuyển đổi trơn tru. Chênh lệch điểm đặt có thể đặc biệt hữu ích trong các quá trình dễ bị bất ổn và dao động gây ra bởi những thay đổi điểm đặt đột ngột.

3. Việc thực hiện những sai lệch

Để thực hiện sai lệch, các bộ điều khiển PID thêm một giá trị tín hiệu không đổi hoặc điểm đặt. Việc thực hiện phụ thuộc vào định kiến đang được sử dụng.

Việc thực hiện sai lệch đầu ra

Sự thiên vị đầu ra đạt được bằng cách thêm các giá trị hằng số vào Controllers' Đầu ra. Giá trị của thiên vị phụ thuộc vào đầu ra và đặc điểm của quá trình mong muốn. Ví dụ, trong một hệ thống kiểm soát nhiệt độ, nếu bạn muốn đạt đến nhiệt độ 100degC nhưng quá trình ổn định ở 95degC khi không có thiên vị, bạn có thể thêm thiên vị đầu ra 5degC để có được nhiệt độ mong muốn.

4. Việc thực hiện sai lệch điểm đặt

Bằng cách thêm một hằng số vào điểm đặt, bias có thể được thực hiện. Nó giúp tránh những thay đổi đột ngột và chuyển động trơn tru. Trong một hệ thống điều khiển luồng, ví dụ, khi dòng chảy mong muốn là 50 l/min và sự thay đổi dòng chảy đột ngột có thể dẫn đến sự bất ổn, thêm điểm đặt độ lệch 2 l/min sẽ giúp đạt được sự chuyển dịch trơn trượt.

Lợi ích của thành kiến

Việc sử dụng thiên vị trong các hệ thống điều khiển PID cung cấp một số lợi ích giúp nâng cao hiệu suất và độ ổn định.

T5. Ransition đến chế độ tự động từ chế độ thủ công với sự mượt mà

Sự chuyển đổi trơn tru từ chế độ thủ công sang chế độ tự động là một trong những lợi ích chính của thiên kiến. Bias duy trì đầu ra điều khiển mong muốn ngay cả khi chuyển đổi giữa các chế độ tự động và thủ công. Nó đảm bảo sự ổn định của quy trình và tránh những thay đổi đột ngột đối với các hành động kiểm soát.

Ngăn chặn những hành động đột ngột

Thành kiến cũng có ích trong việc ngăn ngừa những hành động đột ngột kiểm soát. Tính năng này còn được gọi là &Quot; Bumpless Transfer&Quot;. Thiên kiến giúp đảm bảo sự chuyển đổi suôn sẻ từ chế độ thủ công sang chế độ tự động. Nó ngăn chặn sự thay đổi đột ngột đầu ra của hệ thống điều khiển và làm giảm khả năng bất ổn.

6. Những cân nhắc và thách thức

Dù thành kiến có nhiều lợi ích nhưng cũng có nhiều thách thức.

Các vấn đề có thể nảy sinh với các cài đặt định kiến

Thiết lập sai lệch có thể gây ra một số vấn đề bao gồm cả lỗi bất ổn và sai lệch. Một thiết lập thiên lệch quá cao có thể dẫn đến một mức đầu ra của hệ thống điều khiển vượt quá mục tiêu, dẫn đến việc bắn quá mức. Nếu định kiến được đặt quá thấp, kết quả kiểm soát có thể không đầy đủ, dẫn đến một sự đánh dấu.

Tinh chỉnh thiên hướng cho hiệu suất tối ưu

Đối với các bộ điều khiển PID để thực hiện tối ưu, điều quan trọng là độ thiên vị phải được điều chỉnh. Thiên kiến được điều chỉnh dựa trên các đặc điểm của quy trình và đầu ra mong muốn. Các công cụ mô phỏng và các thử nghiệm thực tế có thể giúp bạn điều chỉnh các thiết lập sai lệch để đảm bảo nó phù hợp với quy trình của bạn.

Sự thiên vị trong các bộ điều khiển PID là rất quan trọng để duy trì sự ổn định của điều khiển và đạt được mức đầu ra chính xác. Tối ưu hóa hiệu suất bộ điều khiển PID đòi hỏi sự hiểu biết thấu đáo về các loại khác nhau của thiên hướng và lợi ích của chúng. Các kỹ sư điều khiển, người thực hiện và điều chỉnh thiên vị có thể đảm bảo chuyển đổi trơn và ngăn chặn các hành động kiểm soát đột ngột.

7. Đọc thêm

Tự động hóa & Diễn đàn Kỹ thuật điều khiển

PID điều chỉnh - Thiên kiến đầu ra có nghĩa gì? Reddit: R/PLC

Làm thế nào để giảm thiên vị trong bộ điều khiển tỷ lệ công cụ Inst