How to Tune a PID Controller Manual: A Comprehensive Guide (Bằng tay)

Học cách điều chỉnh a thủ côngBộ điều khiển PIDVới hướng dẫn toàn diện của chúng tôi. Hiểu vai trò của các thành phần tỷ lệ, tích phân và phái sinh, và tuân theo từng bước hướng dẫn để đạt được hiệu suất và ổn định tối ưu trong hệ thống điều khiển của bạn.

  1. Giới thiệu

Bộ điều khiển PID - hoặc bộ điều khiển tỉ lệ-tích phân - đóng một vai trò không thể thiếu trong các thiết lập công nghiệp bằng cách duy trì mức sản lượng mong muốn ở mức sản lượng mong muốn. Điều chỉnh các bộ điều khiển PID này bằng tay để đạt được hiệu suất cao nhất và độ ổn định là bắt buộc để đạt được hiệu suất tối ưu và độ ổn định; Trong bài báo này, chúng tôi cung cấp một hướng dẫn chuyên sâu để điều chỉnh bằng tay một bộ điều khiển PID, nhấn mạnh mỗi thành phần#39; s important, với các bước thực tế để điều chỉnh hiệu quả.

  2. Hiểu được các bộ phận của PID

Đối với điều khiển PID tối ưu, điều quan trọng là ba thành phần của nó hiểu vai trò của chúng: tỷ lệ (P), tích phân (I) và đạo hàm (D).

* Tỷ lệ (P) : Thành phần tỷ lệ đáp ứng với bất kỳ lỗi hiện tại nào giữa điểm đặt mong muốn và biến quy trình thực tế bằng cách điều chỉnh tỷ lệ đầu ra để đáp ứng, giúp giảm mức lỗi tổng thể và số lượng khiếu nại chống lại thực tế của chúng tôi.

* Tích phân (I) : Thành phần này giải quyết các lỗi theo thời gian bằng cách tích hợp bất kỳ lỗi trạng thái ổn định nào để cung cấp hành động sửa chữa và đảm bảo rằng biến quá trình đáp ứng điểm đặt của nó.

* Đạo hàm (D) : Thành phần phái sinh dự đoán các lỗi trong tương lai dựa trên tốc độ thay đổi của chúng, giúp giảm dao động và đảm bảo sự ổn định của hệ thống bằng cách thực hiện các hành động điều chỉnh tỷ lệ thuận với tỷ lệ này.

  3. Chuẩn bị điều chỉnh

Trước khi bắt đầu quá trình điều chỉnh, hãy chắc chắn rằng hệ thống an toàn và ổn định để vận hành. Bắt đầu bằng cách thiết lập cả độ lợi tích phân và đạo hàm ngược về 0 trước khi điều chỉnh độ lợi tỉ lệ.

Các bước điều chỉnh thủ công

Điều chỉnh thủ công một bộ điều khiển PID liên quan đến việc dần dần thay đổi từng thành phần cho đến khi đạt được đáp ứng mong muốn của hệ thống.

Bước 1: điều chỉnh độ lợi tỷ lệ (P)

Tăng dần tỉ lệ cho đến khi hệ thống bắt đầu dao động; Sau đó giảm nhẹ cho đến khi dao động xuất hiện và ổn định chúng với điều chỉnh độ lợi tỷ lệ nhỏ cho đến khi dao động ổn định xảy ra. Cand điều này đã xảy ra, làm giảm P từng gia tăng cho dao động ổn định xảy ra một lần nữa.

Bước 2: điều chỉnh độ lợi tích phân (I).

Tăng dần độ lợi tích phân (I) để loại bỏ lỗi trạng thái ổn định.

Duy trì sự ổn định bằng cách theo dõi bất kỳ dao động nào và điều chỉnh phù hợp theo cần thiết để khôi phục trạng thái cân bằng trong hệ thống của bạn.

Bước 3: tối ưu hóa độ lợi đạo hàm (D).

Tăng độ lợi đạo hàm dần dần thành dao động giảm và 2. Tinh chỉnh D cho phù hợp để đáp ứng nhanh mà không làm quá lố hoặc chậm trễ trong các hệ thống đáp ứng.

  4. Thử nghiệm và xác nhận

Sau khi điều chỉnh một bộ điều khiển PID, nó rất quan trọng để tiến hành các quá trình kiểm tra và xác nhận trên hiệu suất của nó. Tiến hành kiểm tra đáp ứng bước để đáp ứng với những thay đổi về giá trị điểm đặt; Điều chỉnh độ lợi theo các tiêu chí như thời gian tăng, thời gian xác định và thời gian vượt quá; Thực hiện những cải tiến cần thiết theo số liệu đó; Đảm bảo hệ thống đáp ứng các thông số kỹ thuật mong muốn trong tất cả các điều kiện môi trường - điều này đảm bảo sự ổn định của nó dưới sự thay đổi môi trường.

Điều chỉnh một bộ điều khiển PID bằng tay có thể tạo ra nhiều thách thức và giải pháp thường được tìm kiếm. Dưới đây là một số vấn đề và biện pháp khắc phục có thể xảy ra:

* Nhiễu và nhiễu: Tiếng ồn trong các biến quá trình có thể tác động xấu đến hiệu suất của bộ điều khiển, vì vậy sử dụng kỹ thuật lọc hoặc điều chỉnh độ lợi đạo hàm để hạn chế tác động bất lợi của nó.

* Overshoot and Oscillations: Nếu một hệ thống hiển thị quá mức phóng đại hoặc dao động quá mức, giảm độ lợi tỷ lệ và độ lợi tích phân như bước đầu tiên và điều chỉnh độ lợi dẫn xuất của nó để cải thiện sự ổn định.

* Duy trì sự ổn định: Để giữ cho hệ thống ổn định trong các điều kiện hoạt động khác nhau, định kỳ giai điệu tốt và điều chỉnh bộ điều khiển PID của nó trong khi thực hiện bất kỳ điều chỉnh lợi nhuận cần thiết nào khi cần thiết.

  5. Nghiên cứu trường hợp về các trường hợp nghiên cứu.

Ví dụ 1: Điều chỉnh bộ điều khiển PID cho một hệ thống sưởi ấm

Một bộ điều khiển PID hoạt động để điều chỉnh nhiệt độ bằng cách thay đổi công suất máy sưởi. Bằng các bước điều chỉnh thủ công, độ tăng tỷ lệ được thiết lập để đạt được phản ứng nhiệt độ ổn định; Lợi tích phân được tối ưu hóa để loại bỏ sai số trạng thái ổn định; Và độ lợi đạo hàm đã được tinh chỉnh hơn nữa để làm giảm bất kỳ dao động nào có thể phát sinh để đáp ứng.

Ví dụ 2 điều chỉnh PID trong điều khiển động cơ

Bộ điều khiển PID được sử dụng trong ứng dụng điều khiển động cơ này để quản lý tốc độ của nó. Để đạt được điều khiển tối ưu, độ lợi tỷ lệ của nó đã được điều chỉnh cho đến khi tốc độ động cơ dao động một chút trước khi được giảm để ổn định. Lợi nhuận tích phân đã được điều chỉnh cho phù hợp để điều chỉnh cho các lỗi trạng thái ổn định trong khi lợi nhuận vi phân được điều chỉnh để cung cấp hành động gia tốc/giảm tốc trơn.

  6.  Kết luận

Điều chỉnh bằng tay một bộ điều khiển PID liên quan đến việc tiếp cận một cách dễ tiếp cận và tính toán liên quan đến việc hiểu từng thành phần &#Vai trò của 39; S, với việc bảo trì và điều chỉnh thường xuyên là cần thiết trong việc duy trì hiệu suất cao và độ ổn định của bất kỳ hệ thống điều khiển nào. Bằng cách tuân thủ các bước này và giải quyết các trở ngại chung khi chúng xuất hiện, hiệu suất và độ ổn định tối ưu có thể đạt được trong bất kỳ hệ thống điều khiển nào. Kiểm tra bảo trì thường xuyên nên đảm bảo nó tiếp tục đáp ứng các thông số kỹ thuật như thiết kế.