Điều gì được bù đắp trong bộ điều khiển PID: hiểu và xử lý sai số trạng thái ổn định

   1.  Giới thiệu

Bộ điều khiển PIDTừ lâu đã được coi là một trong những công cụ chính trong việc kiểm S.oát quá trình, phục vụ để duy trì đầu ra mong muốn của hệ thống trong khi quản lý các vấn đề offset hiệu quả. Hiểu BIẾT VỀ OFFset' S có nghĩa và cách tốt nhất để giải quyết nó là các khía cạnh then chốt cho hiệu suất PID tối ưu; Trong bài viết này, chúng tôi đã điều tra khái niệm này xa hơn cùng với các phương pháp tác động đến cách thức nó tác động đến hiệu suất hệ thống cũng như các giải pháp tiềm năng.

2. Hiểu được bộ điều khiển PIDs

Các bộ điều khiển PID được sử dụng rộng rãi các cơ chế phản hồi vòng điều khiển được tìm thấy trong các hệ thống điều khiển công nghiệp. Mục đích của chúng là liên tục tính toán giá trị lỗi giữa điểm đặt mong muốn và giá trị biến quy trình được đo lường và giảm thiểu sự khác biệt này bằng cách sử dụng các điều chỉnh đầu vào điều khiển quá trình để giảm thiểu giá trị lỗi.

* Tỷ lệ (P) : Thành phần tỷ lệ cung cấp một giá trị đầu ra có liên quan trực tiếp đến giá trị lỗi hiện tại, cung cấp các hành động kiểm soát phản ứng trực tiếp với độ lớn của nó.

* Tích phân (I) : Thành phần tích phân giải quyết các lỗi quá khứ bằng cách tích hợp các lỗi theo thời gian để giảm các lỗi trạng thái ổn định còn lại hiện diện với bộ điều khiển theo tỷ lệ thuận.

* Phái sinh (D) : Thành phần phái sinh dự báo các lỗi tương lai dựa trên tỷ lệ thay đổi của chúng và cung cấp hành động kiểm soát tỷ lệ tương ứng với nó - giúp làm giảm phản ứng của hệ thống trong khi giảm quá mức.

3. Điều gì được bù đắp trong các hệ thống điều khiển PID

Offset đề cập đến bất kỳ sự khác biệt liên tục giữa biến quá trình và điểm đặt vẫn tồn tại bất chấp những nỗ lực của bộ điều khiển. Do kết quả của điều chỉnh không đúng hoặc rối bên ngoài, các biến quá trình không đạt được điểm đặt mong muốn. Các lỗi trạng thái ổn định liên tục.

* Offset đề cập đến bất kỳ lỗi trạng thái ổn định còn lại sau khi tất cả các hiệu ứng thoáng qua đã giảm và tất cả các hiệu ứng do nhiễu thoáng qua đã biến mất khỏi hệ thống.

* Nguyên nhân: Offset có thể là kết quả từ nhiều nguồn khác nhau như thay đổi tải, rối loạn bên ngoài hoặc cấu hình không chính xác của các thông số PID. Tuy nhiên, trong các hệ thống điều khiển chỉ tương xứng, độ sai lệch là không thể tránh khỏi vì đầu ra của nó tương quan trực tiếp với bất kỳ lỗi nào đã trải qua.

Offset có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất của các hệ thống kiểm soát, dẫn đến thiếu hiệu quả, giảm chất lượng sản phẩm và tăng chi phí hoạt động. Do đó, hiểu được tác động của nó là bắt buộc trong việc đưa ra các chiến lược kiểm soát thành công.

* Hiệu suất hệ thống: Offset có thể dẫn một hệ thống ra ngoài các thông số lý tưởng của nó và kết quả là hiệu suất dưới PAR; Ví dụ trong các hệ thống kiểm soát nhiệt độ nó có thể dẫn đến nhiệt độ quá trình luôn cao hơn hoặc thấp hơn điểm đặt.

* Ví dụ thế giới thực: Offset có thể biểu hiện bằng nhiều cách. Ví dụ, độ lệch nồng độ sản phẩm có khả năng đe dọa chất lượng và tính nhất quán của sản phẩm cuối cùng được sản xuất bằng cách sử dụng quy trình hóa học.

4. Giải quyết Offset trong các bộ điều khiển PID

Có nhiều chiến lược có sẵn để giảm hoặc loại bỏ offset, nhưng các bộ điều khiển PID đóng một vai trò quan trọng bằng cách tích hợp lỗi theo thời gian để điều chỉnh đầu ra theo những gì đã được tìm thấy.

* Hành động tích phân: trong các hệ thống điều khiển PID, một hành động tích lũy các lỗi theo thời gian và điều chỉnh đầu ra để đáp ứng với các lỗi trạng thái ổn định. Tăng độ lợi tích phân giúp cho các biến quy trình gần hơn về phía điểm đặt của chúng bằng cách giảm sai số bù và bù.

* Các phương pháp điều chỉnh: Điều chỉnh PID thích hợp có thể làm giảm đáng kể độ lệch. Các kỹ thuật như Ziegler-Nichols hoặc các phương pháp Cohen-Coon có thể được sử dụng để xác định các cài đặt tối ưu.

5. Các chiến lược thực tế để kiểm soát bù đắp

Quản lý đúng các thông số offset yêu cầu điều chỉnh, theo dõi thường xuyên và điều chỉnh các thông số PID - đây là một số gợi ý thực tế để xử lý offset trong các bộ điều khiển PID:

* Thực hành tốt nhất: Bắt đầu bằng cách sử dụng một bộ điều khiển chỉ có tỷ lệ để đạt được cái nhìn sâu sắc về cách hệ thống hoạt động trước khi dần dần bổ sung các thành phần bộ điều khiển tích phân và phái sinh trong khi thực hiện các điều chỉnh độ lợi cần thiết để hạn chế độ bù trong khi cung cấp sự kiểm soát ổn định.

* Để tránh: Các thiết lập không chính xác về độ lợi tích phân có thể dẫn đến dao động quá mức và sự bất ổn của hệ thống, vì vậy thường xuyên theo dõi hiệu suất của nó và thực hiện các thay đổi cần thiết khi cần thiết sẽ đảm bảo điều khiển tối ưu.

6. Kết luận

PID Controller offset là một vấn đề thường cản trở hiệu suất và hiệu quả trong các hệ thống điều khiển, cản trở hoạt động tối ưu của chúng và tăng chi phí. Bằng cách hiểu các nguyên nhân và hiệu quả của nó và sử dụng các cách hiệu quả để xử lý nó, bạn có thể đảm bảo PID hoạt động tối ưu - thường xuyên theo dõi và điều chỉnh các thông số PID là rất quan trọng trong việc duy trì hiệu quả hệ thống trong khi giảm thiểu bù đắp.