Điều chỉnh một bộ điều khiển PID: Hướng dẫn bước qua để đạt được hiệu suất tối ưu

1. Giới thiệu

Hiểu được các bộ phận của PID

Hệ thống điều khiển PID bao gồm 3 thành phần chính: điều khiển tỷ lệ (P), điều khiển tích phân (I) và điều khiển phái sinh (D). Các thành phần này đóng một vai trò cụ thể trong quá trình kiểm soát:

Điều khiển (P) tỷ lệ: Thành phần này điều chỉnh các tín hiệu điều khiển tương ứng với các giá trị lỗi. Điều này cung cấp một phản ứng ngay lập tức cho các lỗi, giảm độ lệch. Tuy nhiên, chỉ dựa vào điều khiển tỷ lệ có thể dẫn đến lỗi trạng thái ổn định và dao động.

Điều khiển tích hợp (I) : Bằng cách tích hợp các giá trị sai số theo thời gian, thành phần nguyên phân vượt qua các giới hạn liên quan đến kiểm soát tỷ lệ. Thành phần tích phân tổng hợp các lỗi liên tục, đảm bảo rằng hệ thống đạt được điểm đặt của nó và loại bỏ bất kỳ lỗi trạng thái ổn định nào. Tuy nhiên, tích phân quá mức có thể làm cho hệ thống chậm chạp và dao động.

Kiểm soát (D) Đạo hàm: Thành phần này sử dụng tỷ lệ mà lỗi thay đổi để dự đoán lỗi trong tương lai. Việc giảm tốc độ này giúp cải thiện sự ổn định của hệ thống, và làm giảm sự vượt mức. Kiểm soát phái sinh, tuy nhiên, có thể làm tăng tiếng ồn và gây ra hành vi thất thường.

2. Hình thái ban đầu

Điều quan trọng là phải kiểm tra tình trạng của tất cả các bộ phận cơ khí và điện trước khi điều chỉnh PID. Vấn đề phần cứng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và điều chỉnh của cácBộ điều khiển PID. Sau khi hệ thống đã được xác minh là hoạt động tốt, các giá trị PID ban đầu được đặt tại P = 0 I = 0 và D = 0. Cấu hình cơ bản cho phép điều chỉnh có hệ thống từng thành phần.

3. Sự điều chỉnh tỉ lệ

Đầu tiên, điều chỉnh phần tỷ lệ của khung chậu. Điều quan trọng là xác định giá trị P sẽ cung cấp phản ứng ổn định, không có dao động quá mức. Các bước này phải được thực hiện:

Tăng giá trị P: Tăng dần giá trị tỷ lệ cho đến khi hệ bắt đầu dao động. Khi giá trị P-value được nâng lên, hãy quan sát hành vi của hệ thống.

Tìm điểm dao động: Xác định vị trí dao động của hệ thống. Điều này chỉ ra rằng độ lợi theo tỷ lệ là quá lớn cho hoạt động ổn định.

Giảm GIÁ TRỊ P-Value: Hạ tỷ lệ thuận với nửa điểm dao động. Việc giảm giá trị P giúp đạt được trạng thái cân bằng giữa sự ổn định và khả năng đáp ứng.

4. Sự điều chỉnh ntegral

Sau khi điều chỉnh thành phần tỷ lệ, điều chỉnh thành phần nguyên. Tích phân hành động đảm bảo rằng hệ thống sẽ đạt đến điểm đặt mong muốn và loại bỏ lỗi ở trạng thái ổn định. Các bước này phải được thực hiện:

Tăng giá trị I: Tăng giá trị tích phân bằng các bước nhỏ. Hãy xem phản ứng của hệ thống.

Điều chỉnh điểm đặt: Thay đổi điểm đặt và quan sát cách hệ thống phản ứng. Điều quan trọng là đạt được một thời gian đáp ứng mong muốn trong khi tránh dao động quá mức hoặc phóng đại.

Giai điệu tốt tôi coi trọng: Tiếp tục điều chỉnh tinh vi giá trị tích phân, cho đến khi bạn đạt đến điểm đặt mong muốn. Tránh đưa ra sự uể oải và bất ổn.

Sự điều chỉnh sai khác

Điều chỉnh các thành phần phái sinh là bước cuối cùng để điều chỉnh PID. Hành động phái sinh này làm tăng sự ổn định của hệ thống trong khi giảm sự vượt mức. Các bước này phải được thực hiện:

Tăng giá trị D: Tăng dần đạo hàm. Hãy xem hiệu ứng làm suy giảm và ổn định hệ thống.

Theo dõi sự ổn định. Hãy giám sát sự ổn định của hệ thống và giảm sự phóng đại. Điều quan trọng là có phản ứng làm giảm hiệu quả mà không làm tăng tiếng ồn.

Điều chỉnh giá trị D: Ajust giá trị phái sinh cho độ ổn định mong muốn. Hãy nhớ về khả năng khuếch đại tiếng ồn.

5. Tinh chỉnh

Bước tiếp theo sau khi điều chỉnh các thành phần riêng biệt là điều chỉnh PID điều khiển như một đơn vị. Quá trình này bao gồm kiểm thử lặp và điều chỉnh để đạt được hiệu suất tối ưu. Các bước này sẽ giúp bạn:

Điều chỉnh lặp lại: Điều chỉnh các giá trị PID tăng dần và theo dõi System' s Hiệu suất.

Các tình huống khác nhau: Thử bộ điều khiển trong các tình huống khác nhau, như thay đổi điểm đặt và thêm các bước tải. đánh giá cách hệ thống phản ứng với những thay đổi.

Đạt được hiệu suất mong muốn: Chỉnh các giá trị PID đến mức hiệu suất mong muốn. Quá trình này có thể yêu cầu nhiều lần lặp lại.

Việc điều chỉnh hệ thống điều khiển PID là một quá trình quan trọng đòi hỏi một phương pháp có hệ thống và quan sát gần. Bạn có thể tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống điều khiển của bạn bằng cách hiểu và sử dụng các thành phần tích phân, đạo hàm và tỷ lệ. Điều quan trọng là lặp và kiểm tra các giá trị của PID cho nhiều kịch bản khác nhau. Các bộ điều khiển PID được điều chỉnh thích hợp đóng vai trò quan trọng trong độ tin cậy và hiệu quả của các quy trình công nghiệp.

Hướng dẫn toàn diện này sẽ dạy cho bạn cách điều chỉnh một bộ điều khiển PID. Hiểu rõ vai trò của các thành phần tỷ lệ, tích phân và phái sinh và theo các hướng từng bước cho hiệu suất và sự ổn định tối đa.