Làm thế nào để thiết lập các giá trị PID trong bộ điều khiển nhiệt độ

Hãy học cách lập những giá trị PID trong trường hợp aĐiều khiển nhiệt độVới hướng dẫn chi tiết. Khám phá thủ công, heuristic, và các phương pháp điều chỉnh tự động để đạt được hiệu suất tối ưu và ổn định.

  1. Giới thiệu

Bộ điều khiển PID (tỉ lệ-tích phân) được sử dụng rộng rãi trên nhiều ứng dụng công nghiệp và khoa học để duy trì điều chỉnh nhiệt độ chính xác.

  2. Hiểu được các thông số CỦA PID

Một bộ điều khiển PID bao gồm ba yếu tố chính. Những thành phần này bao gồm:

Tỷ lệ (P) : Thành phần này phản ứng với các lỗi hiện tại bằng cách cung cấp hiệu chỉnh tỷ lệ thuận với độ lớn của chúng, giúp giảm các sai số tổng thể trong khi có khả năng dẫn đến dao động nếu đặt quá cao.

Tích phân (I) : Thành phần này tích luỹ các lỗi quá khứ để cố và loại bỏ sai số trạng thái ổn định còn lại mà thành phần tỷ lệ không thể giải quyết; Tuy nhiên, hành động tích hợp quá mức có thể gây ra sự bất ổn.

Đạo hàm (D) : Thành phần này dự đoán các lỗi trong tương lai dựa trên tốc độ thay đổi của chúng, giúp làm giảm dao động và tăng cường ổn định hệ thống. Tuy nhiên, việc lạm dụng yếu tố này có thể làm cho hệ thống của bạn quá nhạy với tiếng ồn.

  3. Thiết lập ban đầu

Trước khi thiết lập các giá trị PID, đảm bảo bộ điều khiển nhiệt độ và cảm biến được cài đặt chính xác và hiệu chuẩn. Bắt đầu bằng việc đặt nhiệt độ điểm đặt mong muốn - thiết lập ban đầu này cho phép bạn quan sát cách hệ thống của bạn cư xử tự nhiên, đồng thời cũng giúp xác định bất kỳ vấn đề hoặc điểm yếu cố hữu nào tồn tại trong cơ chế phản ứng của nó.

Tinh chỉnh độ lợi tỷ lệ (P)

Bắt đầu bằng cách thiết lập cả lợi tích phân (I) và đạo hàm (D) về không để cô lập các hiệu ứng của tỷ lệ (P).

Một khi lợi nhuận tích phân/phái sinh được quy về không: sau đó nó quan trọng để thiết lập lợi nhuận tích phân/phái sinh (I/D) ở mức không; Điều này cho phép chúng ta chỉ tập trung vào tỷ lệ (P). 3. Điều chỉnh độ lợi tỷ lệ bằng đại số (1 và 2/3)

  4. Độ lợi tỷ lệ (2 / P). 

Tăng dần tỷ lệ: bằng cách tăng dần độ lợi tỷ lệ (Kp), cho đến khi bắt đầu dao động. 3. Điểm dao động đánh dấu (Kku đạt được cuối cùng). 4. Một khi dao động bắt đầu, theo dõi vị trí của nó thông qua tăng độ lợi tỷ lệ cho đến khi dao động bắt đầu và ghi chú giá trị đạt được của nó nơi dao động bắt đầu - được gọi là độ lợi cuối cùng (Ku). 4.1.

Giảm độ lợi tỷ lệ để cải thiện sự ổn định: Để tạo ra một phản ứng ổn định, cố gắng giảm độ lợi tỷ lệ xuống khoảng một nửa giá trị dao động ban đầu của nó.

Điều chỉnh độ lợi tích phân (I) để điều chỉnh độ lợi tích phân, hãy thực hiện các bước này. Đối với hiệu suất tối ưu: Nếu độ lợi tỷ lệ đã được thiết lập, tăng dần độ lợi tích phân cho đến khi lỗi trạng thái ổn định giảm.

Tăng độ lợi tỷ lệ để giảm thiểu sai số. Từ từ...

Giảm thiểu sai số trạng thái ổn định: Điều chỉnh độ lợi tích phân để giảm thiểu sai số trạng thái ổn định trong khi tránh dao động dư thừa.

Độ chính xác cân bằng và độ ổn định: Điều chỉnh độ lợi tích phân để cân bằng chính xác với độ ổn định để hệ thống phản ứng thích hợp khi thay đổi trong điểm đặt xảy ra.

Điều chỉnh độ lợi sai lệch (D)

Lợi nhuận phái sinh tăng nhẹ: bắt đầu bằng cách tăng độ lợi phái sinh một chút để giảm thiểu sự phóng đại và tăng cường sự ổn định.

Tắt các biện pháp bảo vệ quá mức

Giảm sự phóng đại: Các thành phần phái sinh giúp làm giảm phản ứng hệ thống, do đó giảm thiểu sự phóng đại và cải thiện sự ổn định.

Tăng cường ổn định hệ thống: Tinh chỉnh lợi ích phái sinh để đạt được cân bằng giữa khả năng đáp ứng và sự ổn định để làm cho hệ thống ít nhạy cảm hơn với nhiễu.

  5. Thử nghiệm và xác nhận

Chạy thử để xác nhận cài đặt: sau khi thiết lập các giá trị PID, chạy các bài kiểm tra để quan sát ảnh hưởng của chúng trên các thay đổi điểm đặt cũng như các rối loạn bên ngoài. 2.

Điều chỉnh lợi nhuận dựa trên hiệu suất: Một khi kết quả thử nghiệm đã được đánh giá, điều chỉnh lợi ích PID phù hợp để đáp ứng các mục tiêu hiệu suất mong muốn. 3. Theo dõi hệ thống thường xuyên để kiểm soát nhiệt độ phù hợp và điều chỉnh khi cần thiết.

1) Nhận biết các vấn đề

 Nó xác định các vấn đề phổ biến: Định vị các vấn đề chung: Các vấn đề phổ biến bao gồm dao động quá mức, phản ứng chậm và bất ổn có thể yêu cầu điều chỉnh độ lợi PID để giải quyết.

Lời giải cho sự bất ổn định và dao động: Nếu hệ thống là không ổn định hoặc dao động, xem xét độ lợi tỷ lệ giảm hoặc độ lợi tích phân và độ lợi đạo hàm điều chỉnh tương ứng.

Chiến lược để duy trì hiệu suất cao điểm: Thực hiện kiểm tra định kỳ của hệ thống để giám sát hoạt động tối ưu của nó, thực hiện các điều chỉnh theo yêu cầu, trong khi kiểm tra tất cả các cảm biến và các thành phần cơ học đang hoạt động hiệu quả.

  6. Kết luận

Thiết lập các giá trị PID trong bộ điều khiển nhiệt độ là một nhiệm vụ khó khăn nhưng bản chất đòi hỏi cả kiến thức lý thuyết và kinh nghiệm thực tế. Bằng cách hiểu các thành phần của nó và sử dụng các phương pháp điều chỉnh thủ công, heuristic, và điều chỉnh tự động bạn có thể đạt được hiệu suất tối ưu và ổn định - duy trì phải tiếp tục như một phần của điều chỉnh thường xuyên để tiếp tục hiệu quả hoạt động của bất kỳ hệ thống nào.