PID krmilnik, polno ime proporcionalno-integralno-derivacijski krmilnik (proporcionalno-integralno-derivacijski krmilnik) je izjemno pomemben kontrolni algoritem na področju industrijskega nadzora. Sestavljen je iz proporcionalne enote (P), integralne enote (I) in diferencialne enote (d) treh osnovnih delov s prilagajanjem parametrov teh treh delov (KP, KI, KD) za natančen nadzor nadzorovanega predmeta.
Načelo PID krmilnika
Osrednja ideja PID krmilnika je napovedati prihodnje stanje, ki temelji na trenutnem stanju sistema (tj. Deviacije) in preteklem stanju (tj Izhod lahko hitro in natančno spremlja nastavljeno vrednost. Konkretno:
- Proporcionalni (p) nadzor:Krmilni učinek nastane glede na velikost napake, večja je napaka, močnejši je nadzorni učinek. Proporcionalni nadzor se lahko hitro odzove na napako in tako zmanjša napako v stanju dinamičnega ravnovesja, vendar ne more odpraviti napake v stanju dinamičnega ravnovesja.
- Integralni (i) nadzor:Vključuje napako, da odpravi statično razliko (tj. Napaka v stanju dinamičnega ravnovesja). Dokler napaka obstaja, integralni krmilnik še naprej kopiči nadzor izhoda, dokler napaka ni nič. Preveč močan integral bo povečal sistem za prekoračitev sistema in celo povzročil, da sistem niha.
- Diferencialni (d) nadzor:odraža trend napake pred nadzornim učinkom. Diferencialni nadzor lahko zmanjša količino prekoračitve, za premagovanje nihanja, izboljša stabilnost sistema in pospeši dinamični odziv sistema.
Uporaba PID krmilnika
PID krmilniki se zaradi svoje preprostosti, praktičnosti in robustnosti široko uporabljajo v različnih situacijah industrijskega nadzora, vključno z: vendar ne omejeno na:
- Nadzor temperature:na primer kemična proizvodnja pri nadzoru temperature reaktorja za zagotavljanje kakovosti izdelka in varnosti proizvodnje.
- Nadzor tlaka:V sistemih za industrijsko avtomatizacijo natančen nadzor tlaka tekočine.
- Nadzor pretoka:Stabilen nadzor pretoka v sistemih za prevoz tekočin ali plina.
- Nadzor ravni tekočine:Na primer, samodejni nadzor nivoja vode v rezervoarjih za vodo, da ohrani nivo vode znotraj nastavljenega območja.
- Nadzor robota:Uporablja se za uresničitev natančnega sledenja kota sklepa, hitrosti in drugih parametrov gibanja, tako da lahko robot dokonča različne zapletene poti gibanja.
- Letalska industrija:Ima pomembno vlogo pri nadzoru odnosa in navigacijskem nadzoru zrakoplova, da se zagotovi stabilnost in natančnost letala.
Prednosti krmilnika PID
- Preprosta struktura:Krmilnik PID ima preprosto strukturo in ga je enostavno uresničiti in odpravljanje napak.
- Močna prilagodljivost:Uporablja se za različne linearne sisteme in nekatere nelinearne sisteme in ne potrebuje natančnega modeliranja sistemskega modela.
- Močna robustnost:Močna sposobnost in stabilnost proti interakciji se lahko prilagodita različnim delovnim okoljem in spremembam obremenitve.
- Nizki stroški:Stroški realizacije so razmeroma nizki in jih je mogoče široko uporabljati v različnih sistemih za nadzor industrijske avtomatizacije.
Parametrizacija krmilnikov PID
Učinkovitost PID regulatorja je v veliki meri odvisna od uglaševanja parametrov. Pogosto uporabljene metode nastavitve parametrov vključujejo metodo preskušanja in napak, empirično metodo, metodo kritičnega razmerja in tako naprej. Z razumnim nastavitvijo parametrov lahko krmilnik PID doseže najboljši učinek nadzora.
Če povzamemo, je PID Controller zrela tehnologija, široko uporabljena krmilni sistem, njegove preproste, praktične, robustne lastnosti pa igrajo pomembno vlogo na področju nadzora industrijske avtomatizacije.