Diferensial proporsional-integral regulator adalah perangkat yang dipasang di sistem otomatis untuk mempertahankan parameter tertentu yang mampu berubah.
Sepintas membingungkan, tetapi Anda dapat menjelaskan peraturan PID dan untuk boneka, mis. orang yang tidak begitu akrab dengan sistem dan perangkat elektronik.
Isi
Apa itu pengatur PID?
Regulator PID adalah perangkat yang dibangun ke dalam sirkuit kontrol dengan umpan balik wajib. Ini dirancang untuk mempertahankan tingkat setpoint yang disetel, misalnya, suhu udara.
Perangkat mengirimkan sinyal kontrol atau sinyal output ke perangkat kontrol, berdasarkan data yang diterima dari sensor atau sensor. Kontroler memiliki akurasi transien tinggi dan kualitas pelaksanaan tugas yang ditetapkan.
Tiga koefisien pengontrol PID dan prinsip operasi
Pengoperasian pengontrol PID adalah untuk memberikan sinyal keluaran dari daya yang diperlukan untuk mempertahankan parameter yang diatur pada tingkat yang telah ditentukan. Untuk menghitung indeks menggunakan rumus matematika yang kompleks, yang mencakup 3 koefisien - proporsional, integral, diferensial.
Mari kita ambil sebagai objek pengaturan tangki dengan air di mana perlu untuk menjaga suhu pada tingkat yang telah ditentukan dengan mengatur tingkat pembukaan katup dengan uap.
Komponen proporsional muncul pada saat ketidaksesuaian dengan data input. Dengan kata sederhana, kedengarannya seperti ini - perbedaan antara suhu aktual dan suhu yang diinginkan diambil, dikalikan dengan koefisien yang dapat disesuaikan dan sinyal output yang harus diterapkan ke katup diperoleh. Yaitu. segera setelah derajat turun, proses pemanasan dimulai, segera setelah suhu naik di atas tingkat yang diinginkan, dimatikan atau bahkan didinginkan.
Berikutnya adalah komponen integral, yang dirancang untuk mengimbangi efek lingkungan atau pengaruh mengganggu lainnya dalam menjaga suhu kita pada titik setel. Karena selalu ada faktor tambahan yang mempengaruhi perangkat yang dikendalikan, jumlahnya sudah berubah ketika data tiba untuk menghitung komponen proporsional. Dan semakin besar pengaruh eksternal, semakin besar fluktuasi pada gambar. Ada lonjakan listrik yang dipasok.
Komponen integral mencoba mengembalikan nilai suhu berdasarkan nilai masa lalu, jika telah berubah. Prosesnya dijelaskan secara lebih rinci dalam video di bawah ini.
Kemudian, output regulator, sesuai dengan koefisien, diumpankan untuk menaikkan atau menurunkan suhu. Seiring waktu, nilai dipilih yang mengkompensasi faktor eksternal, dan lompatan menghilang.
Integral digunakan untuk menghilangkan kesalahan dengan menghitung kesalahan statis. Hal utama dalam proses ini adalah memilih koefisien yang tepat, jika tidak kesalahan (mismatch) akan mempengaruhi komponen integral juga.
Komponen PID ketiga adalah komponen diferensial. Ini dirancang untuk mengkompensasi efek penundaan yang terjadi antara dampak pada sistem dan umpan balik.Regulator proporsional memberikan daya hingga suhu mencapai titik yang diinginkan, tetapi selalu ada kesalahan saat informasi mengalir ke instrumen, terutama dengan nilai yang besar. Ini dapat menyebabkan panas berlebih. Diferensial memprediksi penyimpangan yang disebabkan oleh penundaan atau pengaruh lingkungan dan mengurangi daya yang disuplai sebelumnya.
Menyiapkan pengontrol PID
Menyiapkan pengontrol PID dilakukan dengan menggunakan 2 metode:
- Sintesis melibatkan penghitungan parameter berdasarkan model sistem. Penyetelan seperti itu akurat, tetapi membutuhkan pengetahuan mendalam tentang teori kontrol otomatis. Itu hanya bisa dilakukan oleh para insinyur dan ilmuwan. Karena itu perlu untuk mengambil karakteristik aliran dan membuat banyak perhitungan.
- Metode manual didasarkan pada metode coba-coba. Untuk tujuan ini, data dari sistem yang sudah siap diambil sebagai dasar, dan beberapa penyesuaian dilakukan pada satu atau lebih koefisien regulator. Setelah menyalakan dan mengamati hasil akhir, parameter diubah ke arah yang benar. Begitu seterusnya hingga tercapai tingkat operabilitas yang diinginkan.
Metode teoretis analisis dan penyetelan jarang digunakan dalam praktik, karena ketidaktahuan tentang karakteristik objek kontrol dan banyak kemungkinan pengaruh yang mengganggu. Metode eksperimental berdasarkan pengamatan sistem lebih umum.
Proses otomatis modern diimplementasikan sebagai modul khusus di bawah kendali program untuk menyesuaikan koefisien regulator.
Tujuan dari pengatur PID
Regulator PID dirancang untuk mempertahankan beberapa nilai, seperti suhu, tekanan, level tangki, aliran dalam pipa, konsentrasi sesuatu, dll., Pada level yang diperlukan dengan mengubah tindakan kontrol pada aktuator, seperti katup kontrol otomatis, menggunakan proporsional, mengintegrasikan, membedakan nilai-nilai untuk pengaturannya.
Tujuan penggunaannya adalah untuk mendapatkan sinyal kontrol yang presisi yang mampu mengendalikan industri besar bahkan reaktor pembangkit listrik.
Contoh rangkaian kontrol suhu
Kontroler PID sering digunakan dalam kontrol suhu, mari kita gunakan contoh sederhana memanaskan air dalam tangki untuk melihat proses otomatis ini.
Tangki diisi dengan cairan yang perlu dipanaskan sampai suhu yang diinginkan dan dipertahankan pada tingkat yang diinginkan. Di dalam tangki ada sensor untuk mengukur suhu - termokopel atau termometer resistansi dan terhubung langsung ke pengontrol PID.
Kami akan memasok uap untuk memanaskan cairan, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, dengan katup kontrol otomatis. Katup itu sendiri menerima sinyal dari pengontrol. Operator memasukkan nilai titik setel suhu di pengontrol PID yang perlu dipertahankan di dalam tangki.
Jika koefisien regulator salah, suhu air akan melonjak dan katup akan terbuka penuh atau tertutup penuh. Dalam hal ini koefisien PID harus dihitung dan dimasukkan kembali. Jika semuanya dilakukan dengan benar, setelah beberapa saat sistem akan menyamakan proses dan suhu di tangki akan dipertahankan pada set point, dengan tingkat pembukaan katup kontrol akan berada di posisi tengah.
Artikel terkait:
