微分比例積分レギュレータは、自動化されたシステムにインストールされ、変更可能な特定のパラメータを維持するデバイスです。
一見するとややこしいですが、PID制御とダミーについて説明できます。電子システムやデバイスに慣れていない人。
PIDレギュレーターとは？
PID レギュレータは、必須のフィードバックを備えた制御回路に組み込まれたデバイスです。気温などのセットポイントの設定レベルを維持するように設計されています。
デバイスは、センサーまたはセンサーから受信したデータに基づいて、制御信号または出力信号を制御デバイスに送信します。コントローラは、設定されたタスクの高い過渡精度と実行品質を備えています。
PID 制御器の 3 つの係数と動作原理
ＰＩＤコントローラの動作は、調整されたパラメータを所定のレベルに維持するために必要な電力の出力信号を提供することである。指数を計算するには、比例、積分、微分という 3 つの係数を含む複雑な数式を使用します。
蒸気でバルブの開度を調整することにより、温度を所定のレベルに維持する必要がある水の入ったタンクを調整の対象としましょう。
入力データとの不一致の瞬間に比例成分が現れます。簡単に言えば、このように聞こえます-実際の温度と目的の温度の差を取り、調整可能な係数を掛けて、バルブに適用する必要がある出力信号を取得します。つまり度が下がるとすぐに加熱プロセスが開始され、温度が望ましいレベルを超えるとすぐに、スイッチがオフになるか、冷却されます。
次は、環境の影響や、体温を設定値に保つためのその他の邪魔な影響を補償するように設計された統合コンポーネントです。制御されているデバイスに影響を与える追加の要因が常に存在するため、比例成分を計算するためにデータが到着した時点で、数値はすでに変化しています。また、外部からの影響が大きいほど、図の変動が大きくなります。供給電力にスパイクがあります。
積分コンポーネントは、変更された場合、過去の値に基づいて温度値を返そうとします。このプロセスは、以下のビデオで詳しく説明されています。
次に、係数に応じてレギュレータの出力が供給され、温度が上昇または下降します。時間が経つにつれて、外的要因を補正する値が選択され、ジャンプが消えます。
積分は、静的誤差を計算することによって誤差を排除するために使用されます。このプロセスで重要なことは、適切な係数を選択することです。そうしないと、エラー (ミスマッチ) が積分コンポーネントにも影響します。
3 番目の PID コンポーネントは微分コンポーネントです。システムへの影響とフィードバックの間に発生する遅延の影響を補正するように設計されています。比例レギュレーターは、温度が目的のポイントに達するまで電力を供給しますが、特に大きな値の場合、情報が機器に移動するときに常にエラーが発生します。これは過熱につながる可能性があります。ディファレンシャルは、遅延または環境の影響によって引き起こされる偏差を予測し、事前に供給される電力を削減します。
PID コントローラーのセットアップ
PID コントローラーの設定は、次の 2 つの方法を使用して行います。
- 合成には、システム モデルに基づくパラメーターの計算が含まれます。このようなチューニングは正確ですが、自動制御理論に関する深い知識が必要です。それはエンジニアと科学者だけが行うことができます。流れの特性をとって多くの計算をする必要があるからです。
- 手動の方法は、試行錯誤の方法に基づいています。この目的のために、すでに準備ができているシステムのデータが基礎として使用され、1 つまたは複数のレギュレーター係数に対していくつかの調整が行われます。スイッチを入れて最終結果を観察した後、パラメータは正しい方向に変更されます。というように、希望するレベルの操作性が達成されるまで続けます。
分析と調整の理論的方法が実際に使用されることはめったにありません。これは、制御オブジェクトの特性が知られていないことと、多くの妨害の可能性があるためです。システムの観察に基づく実験的方法がより一般的です。
最新の自動化されたプロセスは、プログラムの制御下にある特殊なモジュールとして実装され、レギュレータ係数を調整します。
PIDレギュレーターの目的
PID レギュレーターは、温度、圧力、タンク レベル、パイプライン内の流量、何かの濃度などの値を、自動制御バルブなどのアクチュエーターの制御アクションを使用して変更することにより、必要なレベルに維持するように設計されています。その設定の比例、積分、微分値。
この使用の目的は、大規模な産業や発電所の原子炉を制御できる正確な制御信号を取得することです。
温度制御回路例
PID コントローラーは温度制御でよく使用されます。タンク内の水を加熱する簡単な例を使用して、この自動プロセスを見てみましょう。
タンクには、必要な温度に加熱し、必要なレベルに維持する必要がある液体が満たされています。タンク内には温度を測定するためのセンサーがあります - 熱電対 また 測温抵抗体 PID コントローラに直接接続されています。
下図のように自動調節弁で液体を加熱するための蒸気を供給します。バルブ自体がコントローラから信号を受け取ります。オペレーターは、タンク内で維持する必要がある温度設定値を PID コントローラーに入力します。
レギュレーターの係数が正しくないと、水温が跳ね上がり、バルブが全開または全閉になります。この場合、PID 係数を計算して再度入力する必要があります。すべてが正しく行われると、システムは短時間でプロセスを均等化し、タンク内の温度は設定値に維持され、制御バルブの開度は中間位置になります。
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