Что такое ПИД-регулятор

ПИД (oт aнгл. P-proportional, I-integral, D-derivative) — рeгулятoрoм нaзывaeтся устрoйствo, примeняeмoe в кoнтурax упрaвлeния, oснaщeнныx звeнoм oбрaтнoй отношения. Дaнныe рeгулятoры испoльзуют угоду кому) фoрмирoвaния сигнaлa упрaвлeния в aвтoмaтичeскиx систeмax, гдe нeoбxoдимo дoстичь высoкиx трeбoвaний к кaчeству и тoчнoсти пeрexoдныx прoцeссoв.

Упрaвляющий сигнaл ПИД-рeгулятoрa пoлучaeтся в рeзультaтe слoжeния трex сoстaвляющиx: пeрвaя прoпoрциoнaльнa вeличинe сигнaлa рaссoглaсoвaния, втoрaя — интeгрaлу сигнaлa рaссoглaсoвaния, трeтья — eгo производной. (не то какой-то с этих трех компонентов безвыгодный включен в процесс сложения, в таком случае регулятор будет ранее не ПИД, а простой пропорциональным, пропорционально-дифференцирующим неужто пропорционально-интегрирующим.

Зачинщик компонент — несоразмерный

Выходной сигнал дает пропорциональная составляющая. Примета этот приводит к противодействию текущему отклонению входной величины, подлежащей регулированию, через установленного значения. Нежели больше отклонение — тем с хвостиком и сигнал. Когда сверху входе значение регулируемой величины в равной степени заданному, то нарядный сигнал становится равным нулю.

Коль скоро оставить только эту пропорциональную составляющую, и использовать в своих интере только ее, в таком случае значение величины, подлежащей регулированию, приставки не- стабилизируется на правильном значении отроду. Всегда есть статическая оплошность, равная такому значению отклонения регулируемой величины, ась? выходной сигнал стабилизируется бери этом значении.

К примеру, терморегулятор управляет мощностью нагревательного прибора. Начальный сигнал уменьшается ровно по мере приближения требуемой температуры объекта, и побудка управления стабилизирует могущество на уровне тепловых потерь. В итоге заданного значения жар так и не достигнет, затем что нагревательный прибор в легко должен будет быть выключен, и начнет утихомириваться. Ant. нагреваться (мощность равна нулю).

Более коэффициент усиления посреди входом и выходом — слабее статическая ошибка, так если коэффициент усиления (до сути — составляющая пропорциональности) будет излишне большим, то быть условии наличия задержек в системе (а они сплошь и рядом неизбежны), в ней абие начнутся автоколебания, а коль (скоро) увеличить коэффициент паки (и паки) больше — прием попросту утратит беспроигрышность.

Или пример позиционирования двигателя с редуктором. Близ малом коэффициенте нужное постановка рабочего органа достигается очень медленно. Увеличить пропорция — реакция получится больше быстрая. Но коль скоро увеличивать коэффициент в будущем, то двигатель «перелетит» правильную позицию, и теория не перейдет быстрыми шагами к требуемому положению, равно как хотелось бы дожидаться. Если теперь утроить коэффициент пропорциональности с годами, то начнутся осцилляции неподалёку нужной точки — труд снова не брось достигнут…

Второй ингредиент — интегрирующий

Интеграл объединение времени от величины рассогласования — принимать основная часть интегрирующей составляющей. Симпатия пропорциональна этому интегралу. Интегрирующий ингредиент используется как один раз для исключения статической ошибки, потому регулятор со временем учитывает статическую упущение.

В отсутствие внешних возмущений, чрез какое-то момент подлежащая регулированию протяжение будет стабилизирована в правильном значении, порой пропорциональная составляющая окажется равной нулю, и несомненность выхода будет сплошь обеспечена интегрирующей составляющей. Однако интегрирующая составляющая в свою очередь может породить осцилляции эдак точки позиционирования, разве коэффициент не подобран со всеми онерами.

Третий компонент — дифференцирующий

Темпу изменения отклонения величины, подлежащей регулированию, пропорциональна третья — дифференцирующая составляющая. Симпатия необходима для того, дай вам противодействовать отклонениям (вызванным внешними воздействиями возможно ли задержками) от правильного положения, прогнозируемого в будущем.

Отчего такое ПИД простыми словами сверху примере дрона:

 

Лжеучение работы ПИД-регулятора

Наподобие вы уже поняли, ПИД-регуляторы применяют для того поддержания заданного значения х0 некоторой одной величины, вследствие изменению значения u супротивный величины. Есть уставка иначе заданное значение х0, и уписывать разность или неувязка (рассогласование) е = х0-х. Если прием линейна и стационарна (прагматично это вряд ли по силам), то для задания u справедливы нижеследующие формулы:

В этой формуле вам видите коэффициенты пропорциональности про каждого из трех слагаемых.

Де-факто в ПИД-регуляторах используют исполнение) настройки другую формулу, идеже коэффициент усиления применен скоро ко всем компонентам:

Практическая сторонка ПИД-регулирования

Де-факто теоретический анализ ПИД-регулируемых систем эпизодически применяют. Сложность состоит в томик, что характеристики объекта управления неизвестны, и режим практически всегда нестационарна и нелинейна.

Практически работающие ПИД-регуляторы навсегда имеют ограничение рабочего диапазона внизу и сверху, это принципиально объясняет их нелинейность. Регулирование поэтому практически век и везде производится экспериментальным порядком, когда объект управления подключен к системе управления.

Употребление величины, формируемой программным алгоритмом управления, обладает рукой подать специфических нюансов. В случае если речь, например, о регулировке температуры, ведь часто требуется полно же не одно, а моментально два устройства: суп управляет нагревом, блюдо — охлаждением. На певом месте подает разогретый теплоноситель, блюдо — хладагент. Три варианта практических решений может водиться рассмотрено.

Первый — сходен к теоретическому описанию, когда-никогда выход — аналоговая и непрерывная степень. Второй — размер выработки в форме набора импульсов, за примером далеко ходить не нужно для управления шаговым двигателем. Незаинтересованный — ШИМ-господство, когда выход с регулятора служит про задания ширины импульсов.

На сегодняшний день системы автоматизации приземленно все строятся получи и распишись основе ПЛК, и ПИД-регуляторы представляют внешне специальные модули, добавляемые к управляющему контроллеру аль вообще реализуемые программно как следует загрузки библиотек. На правильной настройки коэффициентов усиления в таких контроллерах, их разработчики предоставляют специальное До.

Structured Text

Представляем книгу ровно по Structured Text (ST) МЭК 61131-3. Виновник — Сергей Романов

Сочинение «Изучаем Structured Text МЭК 61131-3»: Наказание на книгу

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте цедилка умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-альма-матер от GeekBrains:

Юрфак Интернет вещей

Ваша милость сможете:

• Изучить C, аппаратура отладки и программирования микроконтроллеров;

• Обрести опыт работы с реальными проектами, в команде и неординарно;

• Получить удостоверение и свидетельство, подтверждающие полученные багаж.

Starter box для первых экспериментов в пешкеш!

После прохождения курса в вашем портфолио пора и честь знать: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная тенёта устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-управляющее устройство), устройство контроля влажности воздуха, политическое устройство умного полива растений, (у)строение контроля протечки воды…

Ваша милость получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный документ, которые можно надбавить в портфолио и показать работодателю.

Подробнее после этого:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы

Корень