8-900-374-94-44
[email protected]
Slide Image
Меню

Формула пид регулятора – ПИД-регуляторы – для чайников-практиков / Теория, измерения и расчеты / Сообщество EasyElectronics.ru

Содержание

Методы нахождения коэффициентовПИД-регулятора

Методы нахождения коэффициентов ПИД-регулятора

     Наиболее простой закон регулирования температуры — позиционный. При этом методе, нанагреватель подается полная мощность до достижения заданного значения температуры, после чегоподача мощности прекращается. Несмотря на это, разогретый нагреватель продолжает отдавать теплои температура объекта какое-то время продолжает нарастать, что приводит к перегреву, иногдазначительному. При последующем остывании объекта, по достижении заданного значениятемпературы, на нагреватель вновь подается полная мощность. Нагреватель сначала разогревает себя,затем окружающие области объекта, и, таким образом, охлаждение будет продолжаться до тех пор,пока волна тепла не достигнет датчика температуры. Следовательно, реальная температура можетоказаться значительно ниже заданного значения. Таким образом, при позиционном законерегулирования возможны значительные колебания температуры около заданного значения. 

     Этот недостаток можно уменьшить или даже вовсе устранить, применяя пропорциональноинтегрально-дифференциальный закон регулирования (ПИД закон). ПИД предполагает уменьшениемощности, подаваемой на нагреватель, по мере приближения температуры объекта к заданнойтемпературе. Кроме того, в установившемся режиме регулирования по ПИД закону находитсявеличина тепловой мощности, необходимой для компенсации тепловых потерь и поддержаниязаданной температуры. 

     Пропорционально — интегрально-дифференциальный закон регулирования обеспечиваетзначительно более высокую точность поддержания температуры, чем позиционный. Мощность N,которая должна выделяться нагревателем, выраженная в процентах от его максимальной мощности,рассчитывается по формуле: 


где Kp, Ki, Kd — пропорциональный, интегральный и дифференциальный коэффициентырегулирования соответственно (ПИД коэффициенты). 

     Общая информация о ПИД-регуляторе

     Первое слагаемое в выражении (пропорциональная составляющая) прямо пропорционально«невязке»  ∆Т= ܶТус − Т∆ – разности температурной уставки ܶТус и измеренного значения температуры Т. Его смысл состоит в том, что при «невязке» ∆Т = Кр (в °С) регулятор начнет снижать мощность.

     Второе слагаемое в установившемся режиме регулирования равно величине тепловоймощности, необходимой для компенсации тепловых потерь при ∆Т = 0. 

     Третья составляющая пропорциональна скорости изменения температуры с обратным знаком идолжна препятствовать резким изменениям температуры объекта (дифференциальная составляющая).Для того, чтобы достичь высокого качества регулирования температуры необходимо правильнонастроить регулятор – задать три коэффициента. Коэффициенты ПИД регулирования в большинстве приборов могут быть найдены автоматически при запуске режима автонастройки, но могут бытьзаданы наладчиком оборудования в режиме ручной настройки прибора. Нахождение и настройкакоэффициентов требует от пользователя опыта. Рекомендации по настройке даются в специальнойтехнической и научной литературе. Здесь приведён варианты настройки ПИД законарегулирования по методу Зиглера- Николсона. 


Метод проб и ошибок

ПИД коэффициенты при использовании метода проб и ошибок подбираются по отдельности,чтобы наблюдать влияние каждого из них. Этот процесс является достаточно трудоёмким, так кактребует проведения некоторого количества испытаний. 

1. Установите температуру регулирования, близкую к той, при которой будет работать печь. 

2. Включите режим регулирования с произвольным пропорциональным коэффициентом Kp(например, 20), интегральным коэффициентом Ki=«выключено», Kd=0. Если объект не подвергаетсядинамичным внешним тепловым воздействиям, дифференциальный коэффициент можно будет ивпоследствии оставить равным 0, либо подобрать его в последнюю очередь. 

3. Подождите, когда температура достигнет установившегося значения или установившихсяколебаний. Время установления зависит от объекта нагрева, его теплоемкости, теплоотдачи, свойствнагревателя. 

4. Если в установившемся режиме отсутствуют колебания температуры (установившаясятемпература в этом случае всегда будет меньше температуры регулирования), уменьшайте Kp до техпор, пока не начнутся заметные температурные колебания обязательно с превышением температурнойуставки. 

5. Если в установившемся режиме уже наблюдаются колебания температуры, увеличивайте Kpдо тех пор, пока колебания температуры не прекратятся. 

6. Запишите критическое значение пропорционального коэффициента Кр(крит.)при которомпоявляются температурные колебания (пункт 4) или прекращаются (пункт 5). 

7. Измерьте и запишите период температурных колебаний τ после их появления (пункт 4) илиперед их прекращением (пункт 5). 

8. Установите значения коэффициентов Kp, Ki, Kd в соответствии с таблицей.


Тангенциальный метод нахождения ПИД коэффициентов 

     В тангенциальном методе для нахождения ПИД коэффициентов используется криваяначального разогрева объекта. 

1. В режиме ручного управления контроллера задается некоторое значение мощности нанагрузке. Значение мощности должно быть таким, чтобыустановившаяся температура не превысила допустимого значения. Нужно дождаться установлениятемпературы Т1 в этом режиме и в некоторый момент времени скачком изменить значение мощности(например: на 5%). Записать процесс изменения температуры (на компьютере, на самописце или поточкам, вручную) до установления нового устоявшегося значения температуры Т2. 

2. Провести касательную к полученной кривой вточке, где наклон касательной будет максимален. 

3. Определить «мёртвое» время процесса какпромежуток времени, прошедший с момента изменениямощности до момента времени, определяемого точкойпересечения касательной и средней линии температурыпервого устойчивого состояния Т1. 

4. Определить величину относительного наклонакасательной по формуле: 

ΔT – изменение температуры в °С, 

Δt – соответствующее изменение времени всекундах, 

ΔN – изменение мощности в %. 

5. Установите значения коэффициентов Kp, Ki, Kdв соответствии с таблицей.


Удобный метод нахождения ПИД коэффициентов для электропечейсреднего размера 

1. Назначить уставку Тус, равной температуре регулирования (или 0.7Тус, если перегрев вовремя настройки нежелателен, а он можетбыть значительным). 

2. Включить позиционный режимрегулирования. 

3. В установившемся режимеколебаний температуры измерить период τколебаний температуры (время междусоседними максимальными илиминимальными значениями температуры).Измерить также полный размах колебанийтемпературы ΔТ=Тmax-Тmin (разностьмаксимального и минимального значенийтемпературы). 

4. Установите значениякоэффициентов Kp, Ki, Kd в соответствии с таблицей. 

     В данной статье приведены три метода настройки ПИД коэффициентов«вручную». В специальной технической и научной литературе можно найти и другие методы.Нахождение и настройка ПИД коэффициентов сложный и трудоёмкий процесс. 

kip21.ru

Настройка ПИД-регулятора

Содержание:

  1. Зачем настраивать ПИД-регулятор
  2. Метод настройки по отклику
  3. Метод с максимальным коэффициентом усиления
  4. Общие рекомендации для настроек ПИД-регуляторов
  5. Видео

Пид-регуляторы предназначены для того чтобы пропорционально, интегрально и дифференциально управлять различными процессами. Именно так расшифровывается аббревиатура этих устройств. Правильная настройка ПИД-регулятора обеспечивает быстрое достижение требуемых параметров для всей системы. Сигнал поступающий от какого-либо объекта, преобразуется определенным образом в регулирующем устройстве, а затем он возвращается и оказывает воздействие на управление этим объектом.

Наиболее характерным примером использования этих приборов являются термосистемы, связанные с изменениями или поддержанием на определенном уровне различной температуры. За счет тонких настроек удается существенно снизить энергетические потери при охлаждении или нагреве. Конкретные модификации ПИД-регуляторов подбираются в соответствии с индивидуальными особенностями той или иной термосистемы.


Зачем настраивать ПИД-регулятор

Необходимость тонких настроек рекомендуется рассматривать на примере работы обогревателя. Этот нагревательный прибор управляется ПИД-регулятором и должен поддерживать заданные температуры. Уровень температуры измеряется и контролируется термопарой. Конечная цель настроек заключается в подборе наиболее оптимального коэффициента, с помощью которого будет поддерживаться заданный температурный режим.

1.

На представленных графиках видны попытки увеличения температуры с 10 до 25 градусов. В этом случае возможны различные варианты. Общим для них является подключение регулятора к обогревающей установке, в результате, его работа начнет осуществляться в режиме управляемой мощности, а микроклимат в помещении достигнет нужного уровня.

Идеальная конфигурация температурной кривой обозначена красным цветом (рис. 1). То есть, данный физический параметр плавно движется к заданной отметке за максимально короткий промежуток времени. Оптимальный временной промежуток определяется достаточно сложно, поскольку на него оказывают влияние такие факторы как мощность обогревателя, размеры помещения и т.д. Эта величина определяется экспериментальным путем.

2.

Температурный график черного цвета указывает на неправильный выбор коэффициента при регулировании. Работа системы становится неустойчивой, регулятор функционирует неравномерно, а заданное значение не соблюдается.

В более благоприятных условиях температурные графики все так же далеки от стандартных значений (рис. 2). Черная кривая отображает сильные скачки относительно требуемого значения, а зеленая указывает на плавную, но слишком медленную регулировку.

3.

Наиболее приемлемые варианты всех трех кривых обозначены на рисунке 3. Идеальный температурный график, обозначенный красным цветом, возможен только в теории. На практике же выполняется длительный подбор коэффициентов, которые позволяют получить лишь приближенные значения, пригодные для использования. То есть, согласно представленных графиков, температура 25

0С достигается в среднем за 15-20 минут при максимальных скачках в 2 градуса.

Выбор необходимых коэффициентов, вычисления и настройка могут производиться с помощью различных методов.


Метод настройки по отклику

Данная методика настройки регулятора предполагает следующий порядок действий:

  • Прежде чем настраивать регулятор, он устанавливается в ручной рабочий режим. Затем необходимо дождаться стабилизации процесса и один раз изменить выходной сигнал Х, выведенный на регулировочный клапан. За счет этого можно добиться наиболее приемлемого отклика переменной Y, отвечающей за технологический процесс. Получается настраиваемая величина, влияющая на ход общих настроек.
  • После того как получен отклик, выходной параметр сигнала регулятора возвращается в исходное положение. В такое же состояние приходит и переменная технологического процесса. В норме разница между обоими показателями должна быть незначительная. Если же различие слишком существенное, попытку отклика следует повторить.
  • Далее устанавливается величина коэффициентов ПИД усиления процесса по формуле Кр = Y/Х, а также временная константа Т и время запаздывания d. Для этого верхний и нижний отклики берутся по усредненным значениям.
  • Расчет параметров ПИД-регулятора, в том числе настроечных коэффициентов выполняется по специальной формуле: К = 2Т + d/Кр (2Е + d). По ней вычисляется пропорциональный коэффициент. В свою очередь, постоянная интегрирования определяется по формуле: Ti = Т + d/2, а постоянная дифференцирования – Td = Т/(2Т + d). Здесь Кр является коэффициентом усиления процесса, d – временем запаздывания реакции процесса (мин), Т – временной константой процесса (мин), Е – заданной временной константой замкнутого контура (мин).
  • Минимально возможный промежуток времени, в течение которого процесс приводится к заданному, рассчитывается по формулам Кр = Y/Х и Е = Т + d. Чтобы сделать работу регулятора более устойчивой, временную константу Е необходимо увеличить.

Если используются каскадные регуляторы, то вначале следует настроить ведомый регулятор, а затем – ведущий. Разница между временными константами ведущего и ведомого регуляторов довольно существенная. У первого устройства она больше, чем у второго примерно в 5 раз.


Метод с максимальным коэффициентом усиления

В этом случае настройка ПИД-регулятора выполняется в определенной последовательности:

  • Устройство переводится в режим ручного функционирования при достаточно стабильном процессе. В этом случае не допускаются резкие отклонения от установленного режима. Постоянная дифференциального процесса Td и пропорциональный коэффициент данного регулятора приводятся в нулевое значение. Постоянная интегрирования Ti, наоборот, выставляется на максимум.
  • Исходное положение регулируемого клапана следует запомнить, оно может понадобиться во время настроек. После этого регулятор переключается в автоматический режим.
  • Коэффициент пропорциональной зависимости постепенно увеличивается до начала появления колебаний, которые должны иметь постоянную амплитуду. В случае возрастания амплитуды, нужно уменьшить значение пропорционального коэффициента, а при сильных перепадах регулятор переводится в ручной режим.
  • После этого выставляется зафиксированное исходное положение клапана, пропорциональный коэффициент уменьшается, а процесс настройки повторяется. В случае появления равномерных колебаний следует замерить их период (tc). Для этого нужно чтобы был отработан один полный цикл. Пропорциональный коэффициент, полученный в результате измерений, будет иметь максимальное значение для этой регулировочной системы (Кmax).
  • Коэффициент настройки ПИД-регулятора можно рассчитать на основании Кmax и tc по формулам: пропорциональный коэффициент К = 0,6 Кmax, постоянная интегрирования Ti = 0,5 tc, постоянная дифференцирования Td = 0,12 tc.

Общие рекомендации для настроек ПИД-регуляторов

  • Регулируемый клапан должен находиться примерно в среднем положении, иначе регулятор не будет работать.
  • Все настройки проводятся в зоне шкалы, которая будет использоваться для работы.
  • По завершении настроек проверяется устойчивость работы регулятора в разных режимах. При наличии скачков коэффициент усиления следует уменьшить.

electric-220.ru

CoDeSyS ПИД регулятор — регулирование с помощью ПЛК

Многие процессы в автоматизации (например порошковая покраска, изготовление выпечки, поддержание давления в трубопроводе) требуют точного регулирования физического параметра. С такими задачами хорошо справляется библиотека CoDeSyS ПИД регулятор. Эта тема довольно сложная, многогранная. Целые институты занимаются разработкой таких сложных и многоуровневых алгоритмов.

Из этой статьи вы узнаете:

Как работает ПИД-регулятор?
Описание библиотеки для CoDeSyS
Рабочая схема ПИД-регулятора

Приветствую посетителей моего блога! В сегодняшней статье я отвечу на вопрос — как работает ПИД-регулирование, для чего это нужно и как его использовать на практике…

Как работает ПИД-регулятор?

Начнём с теории. Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор — прибор в управляющем контуре с обратной связью. Устройство, формирующий сигнал с целью достижения высокого качества и точности переходного процесса в системе. Наиболее эффективный вид регулятора для обеспечения высокой точности параметра(температуры, длины, давления).

Существует специальная формула для формирования сигнала…

Ниже приведена таблица составляющих формулы:

Давайте поговорим о параметрах, которые непосредственно участвуют в процессе работы регулятора:

Хр — полоса пропорциональности. В общих чертах, чем шире Хр, тем меньше величина Y при одном и том же E. То есть чем больше Хр, тем короче импульсы.

Ти — интегральная составляющая. Эта величина позволяет выдавать сигнал в зависимости от накопленной ошибки ( или от накопленного отклонения Е). Чем выше параметр, тем он реже и меньше выдаёт сигнал при рассогласовании Е. Это для того, чтобы сигнал не раскачивал систему и не совершал перерегулирование.

Тд — дифференциальная составляющая. Эта величина позволяет выдавать сигнал Y, при дополнительных резких возмущениях в системе. по — русски говоря, этот параметр срабатывает, когда нужно быстро среагировать на возмущающие воздействия. Естественно, чем он больше, тем длиннее импульс.

Я думаю с точки зрения теории все понятно. Тогда переходим непосредственно к практике. Для чего и как используется ПИД-регулятор?

Описание библиотеки для CoDeSyS

Я говорил об этом, скажу ещё раз, библиотеки обязательно скачивайте с официальных источников. С сайта ОВЕН или библиотеки OSCAT. Рекомендую не использовать библиотеки с форумов или с других источников. Пишите лучше сами. Только вы понимаете от начала до конца, как у вас всё работает.

Для задвижек я рекомендую использовать данный функциональный блок, он хорошо зарекомендовал себя, и за всё время работы на реальном объекте у меня не было к нему никаких вопросов. На изображении ниже приведён функциональный блок ПИД-регулятора.

Описание каждого входа и выхода:

Входные значения:

ПеременныеТип данныхПояснения
PVREALЗначение измеренного параметра
PV_TimeWORDВремя замера параметра PV 1\100 c.
SPREALУставка регулятора
RAMPBOOLРазрешение быстрого выхода на уставку
DYXREALПорог включения режима быстрого выхода на уставку, задает величину изменения пользователем уставки, при превышении которой происходит автоматическое включение БВУ
PV_0REALНачальное значение регулируемого параметра или значение параметра при нулевой мощности управляющего сигнала
START_ANRBOOL

Запуск АНР, возможные значения: 0 или 1.

Примечания. 1. Запуск АНР происходит в момент изменения значения параметра с 0 на 1. 2. После завершения АНР значение параметра остается равным 1 и нет необходимости устанавливать значение параметра равное 0. Для следующего запуска АНР необходимо сначала установить 0, затем вновь 1. 3. Остановка АНР происходит при установлении значения 0 и имеет смысл только в процессе АНР.
SYNCBOOLУстановка положения задвижки через вход PV. При установке значения TRUE положение задвижки (в диапазоне от 0 до 1) считывается из входа PV и сохраняется во внутренней переменной функционального блока
TVALREALВремя полного хода исполнительного механизма, в секундах
TLUFTREALВремя выборки люфта исполнительного механизма, в секундах
TIMPREALМинимальная длительность импульса управляющего сигнала, в секундах
PMAXREALМаксимальная мощность управляющего сигнала, возможные значения: –1…1
PMINREALМинимальная мощность управляющего сигнала, возможные значения: –1…1. Примечание. При отсутствии физических ограничителей на ИМ (например, концевых переключателей) рекомендуется устанавливать: для «охладителя» PMIN = –1, PMAX = 0, для «нагревателя» PMIN = 0, PMAX = 1. При наличии физических ограничителей на ИМ рекомендуется устанавливать значения PMIN и PMAX, соответствующие крайним возможным положениям ИМ
Y_MANUALREALПриращение мощности управляющего сигнала в режиме РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ к значению мощности, которая была при включении ручного управления, возможные значения:      –1…1
Y_MAN_SETBOOLРежим РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ, возможные значения: 0 – выключен, 1 – включен.     Примечание. При выключении режима РУЧНОЕ УПРАВЛЕНИЕ (Y_MAN_SET = 0) происходит безударный переход в режим РЕГУЛИРОВАНИЕ, т. е. выдаваемая регулятором мощность управляющего сигнала будет направлена на достижение заданной уставки

Выходные значения:

ПеременныеТип данныхПояснения
LESSBOOLСигнал на закрытие, возможные значения: 0 – выключено, 1 – включено
MOREBOOLСигнал на открытие, возможные значения: 0 – выключено, 1 – включено
YREALМощность управляющего сигнала в диапазоне PMIN…PMAX
ANR_WORKBOOLПризнак выполнения АНР, возможные значения: 0 – АНР не выполняется,                 1 – АНР выполняется
FAST_DSPBOOLПризнак режима быстрого выхода на уставку, возможные значения:  0 – БВУ не выполняется, 1 – БВУ выполняется

Хочу заметить, функциональный блок универсальный. То есть подходит и для дискретных задвижек, и для аналоговых.

Рабочая схема ПИД-регулятора

Возникает сразу же вопрос, а как же на самом деле правильно использовать данную библиотеку, чтобы она правильно функционировала и не глючила?

Предлагаю вам рабочую схему библиотеки ПИД-регулятора:

setAPID_otopl является вспомогательным блоком для ввода коэффициентов ПИД-регулятора.

Хочу сказать, что на входах блока обязательно должны стоять какие-то переменные, пускай даже если будут стоять в положении FALSE. А какие вы используете библиотеки в своих проектах? Пишите в комментариях.

На этом я заканчиваю, хорошего вам настроения, всего наилучшего. Пока, пока.

С уважением, Гридин Семён.

kip-world.ru

Применение функционального блока PID

Содержание самоучителя


Урок 19
Применение функционального блока PID
ПИД-регулятор

PID – функциональный блок ПИД-регулятора
Режимы работы ПИД-регулятора

Функциональный блок PID поддерживает все 9 базовых режимов работы.

Блок-схема алгоритмов работы ПИД-регулятора
Типы алгоритмов ПИД-регулятора
N Тип    P       I       D    Формула ПИД-регулятора
1 PID + + +
Все три компоненты регулятора (P+I+D) реагируют на изменение рассогласования.
2 I-PD PV + PV
Только интегральная компонента (I) реагирует на изменение рассогласования, пропорциональная (P) и дифференциальная (D) компоненты реагируют только на изменение PV.
3 PI-D + + PV
Пропорциональная (P) и интегральная (I) компоненты реагируют на изменение рассогласования, а дифференциальная (D) компонента реагирует только на изменение PV.
4 Автоматический Аналогична I-PD в режиме AUT.
Аналогична PI-D в режимах CAS и RCAS.
5 Автоматический 2 Аналогична I-PD в режимах AUT и и RCAS.
Аналогична PI-D в режиме CAS.

Задание

Запрограммировать регулирование уровня жидкости в баке с помощью насоса с частотно-регулируемым электроприводом.

Решение

Реализуем каскадное регулирование, в котором ПИД-регулятор расхода подчинён ПИД-регулятору уровня.

ПИД регулятор уровня (LС) ПИД регулятор расхода (FС)
Объект управления Бак (уровень) Насос (расход)
Исполнительное устройство Преобразователь частоты (ПЧ)
Заданное значение (SV) LSV (заданный уровень) FSV (заданный расход)
Процессная переменная (PV) LPV (фактический уровень) FPV (фактический расход)
Выход регулятора (MV) LMV (заданный расход) FMV (частота ПЧ)

Жёлтым маркером отмечено «поле» (объекты управления, датчики и исполнительные устройства), передаточные функции которого мы будем симулировать (см. Урок 5, шаг 15).

  1. Запускаем System View и открываем проект TRAINING

  2. Открываем редактор IOM модуля аналоговых входов:
    FCS0101 > IOM > NODE1 > 1AAI141-S
    и задаём символьные имена для аналоговых входов:
    %%LPV, %%FPV


  3. Открываем редактор IOM модуля аналоговых выходов:
    FCS0101 > IOM > NODE1 > 2AAV542-S
    и задаём символьное имя для аналогового выхода:
    %%FMV


  4. Открываем редактор схем управления Control Drawing:
    FCS0101 > FUNCTION_BLOCK > DR0006
    и создаём следующую схему управления:


    Блоки PVI добавляем, чтобы посмотреть переходные процессы уровня и расхода.


  5. Для начала просто оживим нашу схему с помощью симулятора – запускаем виртуальный симулятор:
    FCS > Test Function

  6. Нажимаем кнопку [Wiring Editor] и добавляем две простейшие передаточные функции для поля:


    Нажимаем кнопку [Save] и загружаем конфигурацию в контроллер:
    File > Download…


  7. Нажимаем кнопку [Wiring Operation] – должен появиться статус ON для обеих связей:



  8. Открываем окно статуса схемы управления:



  9. Вызываем лицевую панель блока FC:


    и переводим регулятор расхода в каскадный режим работы (CAS).


  10. Вызываем лицевую панель блока LC и переводим регулятор уровня в автоматический режим работы (AUT).

  11. Статус схемы управления оживает:



  12. Вызываем лицевые панели блоков LC, FC, LPV.
    Изменяем интегральные компоненты блоков LC и FC на 5 секунд:



  13. Открываем панель тюнинга блока LPV.

  14. Устанавливаем заданное значение уровня на 80%:


    и наблюдаем, как ПИД-регуляторы отрабатывают заданное значение:


  15. Самостоятельно поиграйте с настройками ПИД-регуляторов и передаточных функций симулятора поля.



Пошаговый самоучитель CENTUM VP: урок 20

Пошаговый самоучитель CENTUM VP: урок 18

www.maxplant.ru

ПИД регулирование в частотных преобразователях. Настройка

Для процессов системы требуется способность параметров к реагированию на внешнее действие и поддержание системных постоянных величин. Для примера, система насосов с клапанами отвода. Для каждого клапана поддержание потока в постоянном виде обеспечивает постоянное давление в трубах. Помпа в системе приводится в действие приводом, при открывании клапана скорость двигателя увеличивается и снижается при закрытии, чтобы поддерживать давление в трубах на одном уровне.

Настраивание ПИД-регулятора общего вида

Для такого поддержания давления существует прибор, который называется регулятором задания. Давление в трубах на датчике идет в сравнение с параметром заданного давления. Регулятор сравнивает системное давление с давлением задания, определяет задачу скорости для двигателя для изменения ошибки. Простой вид регулятора применяет план действий ПИД-регулирования. В нем применяются три составляющие типа регуляторов для удаления ошибки: дифференциальный, интегральный и пропорциональный регулятор.

Регулятор пропорционального типа

Такой регулятор – главный, скорость задается в прямой зависимости от ошибки. При применении пропорционального регулятора система будет иметь ошибку. Малые значения коэффициента регулятора пропорционального типа дают вялость системы, а высокие параметры к колебаниям и нестабильности системы.

Регулятор интегрального типа

Такой регулятор применяется для удаления ошибки. Скорость увеличится до удаления ошибки (снизится при негативной ошибке). Небольшие значения суммирующей составляющей слишком оказывают влияние на деятельность регулятора в общем. При установлении больших значений происходит промахивание системы, она функционирует с перерегулированием.

Регулятор дифференциального типа

Такой регулятор измеряет скорость корректировки ошибки, применяет для повышения системного быстродействия, увеличивает регуляторное быстродействие в общем. Во время увеличения быстродействия регулятора повышается перерегулирование. Это обуславливает к системной нестабильности. Во многих случаях составляющая дифференциальная становится равной нулю или близкой к наименьшему значению для того, чтобы предотвратить это состояние. Она бывает полезной в позиционирующей системе.

Работа регулятора в обратном и прямом действии

Множество регуляторов имеют принцип прямого действия. Повышение скорости двигателя приводит к повышению переменной величины процесса. Это случай в системе насосов, давление это величина переменная процесса. Повышение скорости двигателя обуславливает повышение давления. Во многих системах повышение скорости двигателя обуславливает к снижению параметра переменной процесса. Температура вещества, которое обдувается вентиляционной системой теплообменника – процессная переменная величина: при повышении скорости вентиляционной системы температура вещества снижается. В этом разе нужно применить регулятор действия обратного вида.

Настраивание ПИД-регулятора

Для моторной управляемости системы настраивание ПИД-регулятора бывает сложным процессом. Расскажем, какие шаги для настройки могут сделать проще эту процедуру.

  1. Определите значение дифференциальной и интегральной равной нулю. Определите наибольшую скорость и контролируйте системную реакцию.
  2. Повышайте составляющую прямопропорционально и выполните первый пункт. Продолжайте действия до момента начала процесса с автоматическими колебаниями возле точки определения скорости.
  3. Снижайте пропорциональную величину, пока система не стабилизируется. Волны колебаний начнут затухать.
  4. Определите пропорциональную величину около 15% меньше этого постоянного пункта.
  5. Определяйте наибольшую скорость прерывисто, повышайте суммирующую составляющую до начала уменьшения колебаний скорости перед стабильным состоянием системы. Снижайте суммирующую составляющую до достижения системой определенной скорости без ошибки и колебаний.
  6. Во многих системах настраивание составляющей дифференциального вида не нужно. Если нужно быстродействие системы больше, то можно достигнуть этого путем настройки составляющей дифференциального вида. Устанавливайте скорость по интервалам, повышайте составляющую дифференциального вида, пока не стабилизируется система с наименьшим временем действия (повышайте медленно, избегая состояния нестабильности). Система станет оптимальной при одном перерегулировании.
  7. Контролируйте стабильность системы, устанавливая значения скорости с интервалами и периодами для гарантированной стабильности системы при плохом исполнении задания.

Настраивание датчика на 20 миллиампер ПИД-регулированием

1. Действия в программном меню

Управляющая панель частотного преобразователя А300 состоит из 3-уровневой структуры:

  1. Группы опциональных значений (1 уровень).
  2. Опциональные значения (2 уровень).
  3. Параметр опционального значения.

2. Настраивание характеристик электромотора и определение направления момента

Установить метод управления частотником в значении Р0-02:

  1. Р0-02=0 (настройка завода, пульт преобразователя).
  2. Р0-02=1 (входные команды внешнего управления D1-D7).

Установить характеристики номинального значения электромотора (применяйте параметры с таблички и паспорта электромотора):

  1. Мощность номинала Р1-01= установите значения.
  2. Напряжение номинала Р1-02= установите значения (по заводским настройкам 380 вольт).
  3. Ток номинала Р1-03= установите значения.
  4. Частота номинала Р1-04= установите значения (по заводским настройкам 50 герц).
  5. Обороты номинального значения Р1-05= установите значения.

После подсоединения и введения параметров нужно проконтролировать направление вращающего момента электромотора. После отключения меню программы на экране покажется 50 герц, клавишей «вниз» установите наименьшую частоту для задания направления вращающего момента. Для пуска мотора нажмите клавишу «пуск» (параметр Р0-02=0), определите направление момента вращения, затормозите мотор, нажав клавишу «стоп».

Если вращение не совпадает с направлением, то измените две любые фазы питания мотора (замену фаз производить при отключенном частотнике) или поменяйте параметр настройки Р0-09= (0-вперед, 1-назад). Еще раз проконтролируйте момент вращения, нажав клавишу «пуск», если направление момента вращения совпадает, то затормозите мотор, нажав клавишу «стоп». Нажмите клавишу «вверх» и возвратите настроенную частоту 50 герц.

3. Подсоединение датчика (выход на 20 миллиампер)

  1. Установку производить при выключенном питании частотного преобразователя.
  2. Напряжение датчика подсоединить к контакту «+24В», сигнал соединить с контактом «AI1», установить перемычку на контакты «COM» и «GND».

Переставить соединение «J1» в состояние «I».

4. Контроль обратной связи

  1. Подключите напряжение на частотный преобразователь, на экране возникнет подсветка 50 герц.
  2. Нажмите клавишу «сдвиг» 2 раза.
  3. На экране будет параметр обратной связи в интервале 0-10 (0-20 мА), зависит от настраиваемого параметра.

Связь обратного вида (4 мА).

  1. После подтверждения обратной связи нажмите три раза клавишу «сдвиг», появится на экране 50 герц.
  2. Установите наименьшее значение сигнала входа в величине Р4-13=2.00 (4 мА).

5.Как настраивать значение параметра ПИД-регулирования.

  1. Установите источник основной частоты Р0-03=8 (частоту определяет ПИД-регулятор).
  2. Поставьте значение ПИД-регулятора в значение РА-01= результат поддерживаемой величины в процентах (от 0 до 100%) от интервала датчика, РА-01= (результат поддерживаемого параметра/интервал датчика)*100%.
Пример установки значения:

Подсоединен датчик давления на 16 бар с сигналом выхода от 4 до 20 мА. Для давления в 10 бар нужно установить значение

РА-01=(10/16)*100%=62,5%

Произведите тестовый пуск. Проверяйте поддерживаемое значение параметра по приборам, дублирующим измерения (ротаметр, термометр, манометр). Если система регулировки функционирует нестабильно или долгий отклик на замену проверяемого параметра, то применяйте настройки значений РА-05, -06, -07. Эти значения предназначены для точной настройки ПИД-регулятора.

Пример использования регулирования ПИД

Данные

  1. Механизм вентиляторного управления.
  2. Характеристика градуировочная датчика давления, интервал 1000-5000 Па, ток 4-20 мА.
  3. Значение давления 1500 Па.
  4. Мощность механизма и инерционные данные вентилятора отсутствуют.

Наружные подключения

Датчик обратной связи подсоединен к токовому входу аналогового типа, датчик значения уставки к входу аналогового типа напряжения.

Обратная связь

Датчик связи определен по токовому выходу, входом связи обратного вида применяется токовый вход. Задается РR.10-00=02 (обратная связь с минусом по входу, повышение частоты выхода, повышает давление).

Отградуированная характеристика датчика

Сигнал связи обратного вида в масштабе

Вход связи обратного вида не создает масштаб по усилению и смещению. Применяя параметр PR10-01 можно изменять значение сигнала связи обратного вида в расчетах.

Применение параметра PR10-01 для корректировки значения сигнала связи обратного типа.

Значением PR10-01 можно корректировать значение сигнала связи обратного вида, который применяется в вычислениях. Интервал пропорциональности 0-10, по настройкам завода 1.

Сигнал связи обратного вида повышается в 2 раза перед установкой в ПИД-регулятор. Это равно снижению интервала входа в 2 раза.

Сигнал связи обратного вида снижается в 2 раза перед установкой в регулятор, это эквивалентно увеличению интервала входа в 2 раза. Сейчас интервал ограничен значением датчика.

Пример установки значения параметра PR10-01 (масштаб усиления обратной связи).

Интервал действия датчика:

-1000Ра – 5000Ра.

Наибольшее давление функционирования: 2000Ра.

Применяемая часть интервала работы датчика (закрепленная): -1000Ра-2000Ра.

Это будет равно: 2000Ра –(-1000Ра)

5000Ра –(-1000Ра) = 50%

Если интервал действия не больше 2000Ра с датчиком, то величина параметра

PR10-01 = 1/50%=2

Формула вычисления параметра PR10-01.

Наибольший сигнал датчика: MaxVal

Наименьший сигнал датчика: MinVal

Наибольший нужный сигнал связи обратного вида MaxFBVal

Величина значения ПИД (установленная частота).

Установленную частоту можно изменять операторами наклона и перемещения опции преобразования.

Направление момента вращения установки вентилятора не изменяется, лучше применять AVI вход с заданием значения PR 02-00=01.

PR10-01 (наибольшая частота).

Задать в PR01-00 величину наибольшей частоты механизма вентиляции (PR01-00 = 50 герц).

Наименьшая частота.

Наименьшая частота не оказывает влияния на действие регулировки.

Наклон и перемещение опции преобразования.

Задать PR04-00 AVI перемещение интервала.

PR04-01 AVI полярность.

PR04-02 AVI корректировка наклона.

Вращение производится в одну сторону, PR04-03 = 0 (по заводским настройкам).

Величина уставки.

Для установки величины входа интервал частоты рассчитывается 0-100%.

Установка значения уставки.

При функционировании вентилятора давлению в 1500 Ра равен сигнал датчика 10,67 мА. Величине уставки 1500 Ра равна частота выхода 42%*50 герц = 21 герц и 84%*50 герц = 42 герц.

Можно устанавливать значение в Ра. Если 100% интервала равно 2000 Ра, то при коэффициенте 00-05 = 2000/Fmax = 2000/50 = 40, установленная величина 1500 и задается 1500 Ра.

Интервал частоты выхода.

Верхняя граница частоты выхода при регулировке определяется формулой:

Fmax=Pr01-00хPr10-07.

ПИД-регулирование

Ускорение – замедление.

При взаимодействии с регулированием ПИД нужно время ускорения и замедления устанавливать минимальным для качественной регулировки.

Настраивание регулятора:

  1. Задать величину I для легкого отклика, без перерегулировки.
  2. Значение параметра для вентилятора не нужно, из-за замедления процесса.
  3. Задать другие значения величин.

Советы по настраиванию:

  1. Повышение Р разгоняет процесс, снижает ошибки.
  2. При большом Р появляется неустойчивость процесса.
  3. Снижение величины I ускоряет процесс, делает нестабильным.
  4. Быстрота дает снижение Р и I.
  5. Замедление вентилятора определяет большего значения Р.
  6. Задайте время ускорения и замедления наименьшим.

chistotnik.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.