Bộ điều khiển PID là gì? Hiểu các thành phần, hoạt động và các ứng dụng của nó

Khám phá những nguyên tắc cơ bản củaBộ điều khiển PIDCác thành phần, nguyên tắc làm việc và ứng dụng của chúng trong tự động hóa công nghiệp. Tìm hiểu cách các bộ điều khiển PID cung cấp điều khiển chính xác và chính xác trong các hệ thống khác nhau.

1. Giới thiệu

 Các bộ điều khiển PID rất cần thiết trong các ứng dụng khác nhau bao gồm điều chỉnh nhiệt độ, điều khiển tốc độ động cơ và quản lý quy trình công nghiệp do việc điều khiển chính xác và chính xác của chúng.

2. Các thành phần của bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển PID bao gồm ba phần chính, tỷ lệ, tích phân và đạo hàm. Mỗi phần đóng vai trò thiết yếu trong việc điều khiển quá trình.

3. Thành phần tỷ lệ (P)

 Thành phần tỷ lệ xác định và đáp ứng các lỗi hiện tại giữa điểm đặt và mức độ biến quá trình bằng cách cung cấp hiệu chỉnh ngay lập tức dựa trên cường độ sai số. Độ lợi theo tỷ lệ quyết định sự đáp ứng; Lợi nhuận cao hơn dẫn đến điều chỉnh tích cực hơn trong khi những kết quả thấp hơn tạo ra kết quả dần dần.

Tích phân (I)

Thành phần tích phân có tính đến lịch sử lỗi tích lũy để loại bỏ các vấn đề trạng thái ổn định mà thành phần tỷ lệ không thể quản lý được. Bằng cách tích hợp dần dần lỗi theo thời gian, thành phần nguyên này đảm bảo hệ thống đạt được và duy trì điểm đặt của nó; Tuy nhiên hành động tích phân quá mức có thể có khả năng gây ra sự bất ổn; Sự điều chỉnh cũng phải diễn ra ở đây.

4. Đạo hàm (D)

Thành phần phái sinh dự đoán các lỗi trong tương lai bằng cách xem xét tỷ lệ thay đổi của chúng, do đó giúp giảm thiểu overshoot và cải thiện sự ổn định của hệ thống. Hành động dự đoán của nó có thể giảm sự phóng đại trong khi tăng sự ổn định; Lợi nhuận phái sinh quyết định phạm vi của nó. Trong khi thành phần phái sinh có thể tăng hiệu suất hệ thống, nhạy cảm của nó với tiếng ồn có thể yêu cầu lọc hoặc điều tra thêm trước khi tiềm năng đầy đủ của nó có thể được thực hiện.

5. Nguyên tắc làm việc

Các bộ điều khiển PID hoạt động thông qua một cơ chế vòng phản hồi lặp. Vì nó so sánh điểm đặt và biến quá trình để tính toán lỗi, PID áp dụng các hành động điều chỉnh thông qua các thành phần tỷ lệ, tích phân và đạo hàm của nó dựa trên các sai số đó.

1. Mes cơ chế vòng phản hồi: Các bộ điều khiển PID hoạt động trong một hệ thống vòng kín khi đầu ra phản hồi trở lại vào để tạo thành một chu kỳ vô tận. Tính toán lỗi MES: Tính toán lỗi liên quan đến việc đo sự khác biệt giữa điểm đặt và biến quá trình được xác định bởi tính toán lỗi.

3. Các hành động điều chỉnh: Bộ điều khiển PID điều chỉnh các biến điều khiển để giảm thiểu lỗi, do đó hệ thống đạt được và duy trì điểm đặt mong muốn của nó.

Những ứng dụng

Các bộ điều khiển PID có thể được áp dụng trên nhiều lĩnh vực do khả năng điều khiển chính xác của chúng, làm cho chúng trở thành các công cụ hữu ích. Ví dụ phổ biến của các ứng dụng cho các bộ điều khiển này là như sau.

Các bộ điều khiển PID ngày càng được sử dụng trong các hệ thống điều chỉnh nhiệt độ như HVAC (sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí), lò và các thiết bị làm lạnh để giữ nhiệt độ trong phạm vi mong muốn của chúng bằng cách điều chỉnh các yếu tố làm nóng hoặc làm mát tương ứng.

Điều khiển tốc độ vận động

Bộ điều khiển PID cung cấp điều hòa tốc độ động cơ hiệu quả bằng cách phù hợp với motor điện#39; Tốc độ đến giá trị điểm đặt, một tính năng thiết yếu trong các ngành công nghiệp nơi tốc độ động cơ chính xác là thiết yếu như băng tải, robot hoặc máy CNC.

6. Quản lý quy trình công nghiệp

Các bộ điều khiển PID đóng một phần thiết yếu trong việc giám sát các quá trình công nghiệp như phản ứng hóa học, quản lý dòng chất lỏng và điều hòa áp suất. Mục đích của chúng là đảm bảo các hoạt động này hoạt động hiệu quả trong các thông số quy định của chúng - tăng năng suất trong khi bảo vệ an toàn tại công việc.

Ví dụ về điều khiển PID trong hoạt động

Một ví dụ thực tế tuyệt vời về điều khiển PID khi làm việc có thể được nhìn thấy với các hệ thống điều khiển hành trình của xe, sử dụng các điều khiển PID để duy trì tốc độ mong muốn bằng cách liên tục điều chỉnh vị trí van tiết lưu để tính đến điều kiện đường sá hoặc thay đổi tải trọng xe.

Các bộ điều khiển PID mang lại nhiều ưu điểm mà không thể thiếu được trong các hệ thống tự động hóa và điều khiển, bao gồm:

1. Tăng tự động hóa: Bộ điều khiển PID cho phép điều khiển quá trình tự động, giảm can thiệp thủ công trong khi cải thiện hiệu quả và tăng hiệu quả tổng thể. 2.

Giảm lỗi của con người: bằng cách tự động hóa các nhiệm vụ điều khiển, các bộ điều khiển PID giúp loại bỏ lỗi của con người và tạo ra các kết quả nhất quán và đáng tin cậy hơn so với các bộ điều khiển bằng tay của họ có thể.

3. Điều khiển chính xác và chính xác: Bộ điều khiển PID đạt được điều khiển chính xác và chính xác bằng cách sử dụng các hành động tỷ lệ, tích phân và phái sinh để đạt được độ lệch chính xác nhưng chính xác từ điểm thiết lập mong muốn của nó.

7. Kết luận

Các bộ điều khiển PID là các yếu tố thiết yếu trong tự động hóa công nghiệp và các ứng dụng điều khiển quá trình, cung cấp các hành động tỷ lệ, tích hợp và phái sinh chính xác nhưng chính xác để điều khiển chính xác trong các tình huống khác nhau. Khi công nghệ phát triển hơn nữa vai trò của họ dự kiến sẽ tăng thêm hiệu quả và năng suất của hệ thống tự động hóa/kiểm soát.