8-900-374-94-44
Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор — устройство в управляющем контуре с обратной связью. Используется в системах автоматического управления для формирования управляющего сигнала с целью получения необходимых точности и качества переходного процесса. ПИД-регулятор формирует управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально разности входного сигнала и сигнала обратной связи (сигнал рассогласования), второе — интеграл сигнала рассогласования, третье — производная сигнала рассогласования.
Если какие-то из составляющих не используются, то регулятор называют пропорционально-интегральным, пропорционально-дифференциальным, пропорциональным и т. п.
Пропорциональная составляющая вырабатывает выходной сигнал, противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения, наблюдаемому в данный момент времени. Он тем больше, чем больше это отклонение. Если входной сигнал равен заданному значению, то выходной равен нулю.
Однако при использовании только пропорционального регулятора значение регулируемой величины никогда не стабилизируется на заданном значении. Существует так называемая статическая ошибка, которая равна такому отклонению регулируемой величины, которое обеспечивает выходной сигнал, стабилизирующий выходную величину именно на этом значении. Например, в регуляторе температуры выходной сигнал (мощность нагревателя) постепенно уменьшается при приближении температуры к заданной, и система стабилизируется при мощности равной тепловым потерям. Температура не может достичь заданного значения, так как в этом случае мощность нагревателя станет равна нулю, и он начнёт остывать.
Чем больше коэффициент пропорциональности между входным и выходным сигналом (коэффициент усиления), тем меньше статическая ошибка, однако при слишком большом коэффициенте усиления, при наличии задержек в системе, могут начаться автоколебания, а при дальнейшем увеличении коэффициента система может потерять устойчивость.
Интегральная составляющая пропорциональна интегралу от отклонения регулируемой величины. Её используют для устранения статической ошибки. Она позволяет регулятору со временем учесть статическую ошибку.
Если система не испытывает внешних возмущений, то через некоторое время регулируемая величина стабилизируется на заданном значении, сигнал пропорциональной составляющей будет равен нулю, а выходной сигнал будет полностью обеспечивать интегральная составляющая. Тем не менее, интегральная составляющая также может приводить к автоколебаниям.
Дифференциальная составляющая пропорциональна темпу изменения отклонения регулируемой величины и предназначена для противодействия отклонениям от целевого значения, которые прогнозируются в будущем. Отклонения могут быть вызваны внешними возмущениями или запаздыванием воздействия регулятора на систему.
Назначение ПИД-регулятора — в поддержании заданного значения x0 некоторой величины x с помощью изменения другой величины u. Значение x0 называется заданным значением, а разность e = (x0 − x) — невязкой, рассогласованием или отклонением величины от заданной.
Выходной сигнал регулятора u определяется тремя слагаемыми:
где Кp, Кi, Кd — коэффициенты усиления пропорциональной, интегральной и дифференциальной составляющих регулятора, соответственно.
Большинство методов настройки ПИД-регуляторов используют несколько иную формулу для выходного сигнала, в которой на пропорциональный коэффициент усиления умножены также интегральная и дифференциальная составляющие:
В дискретной реализации метода расчета выходного сигнала уравнение принимает следующую форму:
где — время дискретизации. Используя замену можно записать:
В программной реализации для оптимизации расчетов переходят к рекуррентной формуле:
Часто в качестве параметров ПИД-регулятора используются:
Следует учитывать, что термины используются по-разному в различных источниках и разными производителями регуляторов.
dic.academic.ru
Многие прошивки для квадрокоптеров, такие как Betaflight и KISS, позволяют пилотам настраивать значения PID для повышения эффективности полета. В этой статье я расскажу, что такое PID, как это влияет на стабильность и обработку полёта. Также расскажу о некоторых простых методах настройки PID квадрокоптера.
Источник: oscarliang.com
К сожалению, в этом мире не все идеально, поэтому были придуманы PID (далее по тексту ПИД), чтобы приблизиться к идеалам.
PID — это функция в полетном контроллере. Эта функция считывает данные с датчиков и передает двигателям, как быстро им нужно вращаться. В конечном итоге, именно так достигается стабильность и идеальность полета квадрокоптера.
PID обозначает производную пропорционального интеграла. ПИД-регулятор представляет собой замкнутую систему управления, которая пытается получить фактический результат ближе к желаемому результату, внеся коррективы в выходные данные, которые отправляются двигателям. Если происходит ошибка, она возвращается в начало и цикл повторяется.
ПИД-регулятор вычисляет значение «ошибка» как разность между измеряемой величиной и желаемой величиной. Контроллер пытается свести к минимуму ошибку, отрегулировав поступающие значения управления.
Работает это так: в квадрокоптере PID получает данные с датчиков и сравнивает их с поступившими данными. Разница между этими данные называется «ошибка» или «error» по-английски и старается уменьшить в последующем эту ошибку. Посмотрите на схему, чтобы понять, как PID стабилизирует квадрокоптер:
В ПИД-регуляторе есть три функции: P, I и D. Эти значения могут быть интерпретированы с точки зрения времени:
Если вы сейчас ничего не поняли, то это нормально! Вам не обязательно понимать теорию работы PID и уметь отлично настраивать PID квадрокоптера. Можете сразу перейти к главе «Простая настройка PID значений», а если все же хотите узнать подробнее о ПИДах, то читайте дальше
Чтобы был какой-либо контроль над квадрокоптером:
Объяснил максимально просто — как работают PID на квадрокоптере. На практике, каждый из этих трех параметров представляет собой уникальные эффекты и характеристики, а также устойчивость для каждого квадрокоптера.
Эти параметры представляют собой числа, с которыми можно «играть», это коэффициенты 3 алгоритмов, о которых я писал выше. Коэффициенты изменяют влияние каждого алгоритма на выход данных. Сейчас мы рассмотрим, какие эффекты получаются при изменении коэффициентов PID.
Квадрокоптер может перемещаться по 3 осям и для каждой оси есть свое PID-значение. Это означает, что у нас будет отдельный набор коэффициентов ПИД для каждой оси (Pitch, Roll и Yaw), всего 9 значений, которые мы можем настроить.
Алгоритм работы PIDПовторюсь, не обязательно полностью понимать как работает PID, чтобы нормально летать, однако, если вам интересна более глубокая теория, то далее будет интересное объяснение, постараюсь изложить все как можно в более легкой форме.
Как правило, изменение значений ПИД (усиления) оказывает влияние на поведение квадрокоптера:
P определяет, насколько жестко контроллер полета исправляет погрешности, чтобы достичь желаемой траектории полета. Этот параметр регулирует чувствительность и отзывчивость на изменения положения стиков. Чем выше это число, тем выше чувствительность и отзывчивость.
Более высокий коэффициент Р, означает более четкое управление, в то время как низкий Р — более мягкое и плавное управление. Но если это значение слишком большое, дрон станет слишком чувствительным и начнет сам себя корректировать, а также начнутся колебания значений положения стиков.
Можно снизить P, чтобы уменьшить колебания, но тогда дрон будет нечетко выполнять ваши команды, поэтому нужно будет поиграть с I и D, чтобы это компенсировать.
Значение I определяет, насколько сильно он будет поддерживать квадрокоптер при воздействии внешних факторов, таких как ветер и смещение центра тяжести, например.
Это настройка жесткости при поворотах квадрокоптера.
Обычно, настройки по умолчанию вполне хорошо справляются с этим, но если вы заметили некоторый дрейф дрона без вашей команды, то увеличьте немного значение I. Если значение будет слишком низкое, вам часто придется исправлять траекторию полета дроном, особенно, если вы часто меняете уровень газа.
Если значение I будет слишком высокое, то поведение квадрокоптера будет «деревянным», он будет слабо реагировать на ваши изменения положения стика на пульте. Никакие регуляторы оборотов, двигатели и пропеллеры не одинаковы, каждый на какую-то часть, но работает по-своему, поэтому когда вы даете резкий газ, а потом резко опускаете стик газа, один двигатель будет останавливаться быстрее другого и наоборот, все это вызывает провалы в положении квадрокоптера в воздухе, один двигатель еще имеет тягу, а другой уже нет.
Таким образом, I используется для исправления таких мелких проблем.
D работает как демпфер (глушитель, гаситель) и уменьшает чрезмерную коррекцию и регулирование коэффициента P. Увеличивая значение D, вы смягчаете воздействие Р, как бы добавляя «пружину» и также минимизирует вибрацию пропеллеров.
Если D будет слишком маленьким, то дрон будет как бы «отскакивать» назад в конце флипов и кренов, а также у вас будет сильная вибрация, вызванная вертикальным снижением.
Слишком большое значение тоже приводит к вибрациям. В попытке стабилизировать квадркоптер, полетный контроллер будет командовать регуляторам оборотов, чтобы те то прибавляли обороты двигателям, то уменьшали с такой скоростью (в смысле быстрее-медленнее), что из-за этого дв
profpv.ru
ПИД — пропорционально интегрально дифференциальный Источник: http://www.ivik.ua/training/articles/folder/7.html Пример использования ПИД регулятор ПИД Группа Палестинского исламского джихада ПИД пламенно ионизационный детектор … Словарь сокращений и аббревиатур
ПИД — Пламенно ионизационный детектор (ПИД) детектор, используемый в газовой хроматографии, в основном, для обнаружения в газовых смесях органических соединений. Впервые создан в 1957 году в CSIRO, Мельбурн, Австралия. Схема работы Газ (A) из колонки… … Википедия
пид-эффект — сущ., кол во синонимов: 1 • пси явление (36) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
ПИД-воздействие — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN compound action … Справочник технического переводчика
ПИД-регулятор — пропорционально интегрально дифференциальный регулятор [Интент] Тематики автоматизация, основные понятия Синонимы пропорционально интегрально дифференциальный регулятор EN PID regulator … Справочник технического переводчика
ПИД-регулятор — Схема, иллюстрирующая принцип работы ПИД регулятора. Коэффициенты перед интегралом и производной опущены для большей наглядности иллюстрации. Пропорционально интегрально дифференциальный (ПИД) регулятор устройство в управляющем контуре с… … Википедия
ПИД-воздействие — PID poveikis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. proportional plus integral controller; three term action vok. PID Verhalten, n rus. ПИД воздействие, n pranc. action à trois termes, f; action proportionnelle intégrale et… … Automatikos terminų žodynas
ПИД-регулятор — PID reguliatorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. proportional plus integral plus derivative action; three term controller vok. PID Regler, m; Regler mit drei dynamischen Strategien, m rus. ПИД регулятор, m pranc. régulateur à… … Automatikos terminų žodynas
относительный коэффициент чувствительности пламенно-ионизационного детектора (ПИД) — 3.3.1 относительный коэффициент чувствительности пламенно ионизационного детектора (ПИД) [relative response factor for flame ionisation detector (FID)]: Коэффициент, который вычисляется как отношение числа атомов углерода сравнительного… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
пламенно-ионизационный датчик (ПИД) — 3.19 пламенно ионизационный датчик (ПИД) (flame ionization detector FID): Датчик, принцип действия которого основан на ионизации определяемого газа в пламени водородной горелки. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
abbr_rus.academic.ru
ПИД — Пламенно ионизационный детектор (ПИД) детектор, используемый в газовой хроматографии, в основном, для обнаружения в газовых смесях органических соединений. Впервые создан в 1957 году в CSIRO, Мельбурн, Австралия. Схема работы Газ (A) из колонки… … Википедия
ПИД — пламенно ионизационный детектор пропорционально интегрально дифференциальный … Словарь сокращений русского языка
пид-эффект — сущ., кол во синонимов: 1 • пси явление (36) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
ПИД-воздействие — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN compound action … Справочник технического переводчика
ПИД-регулятор — пропорционально интегрально дифференциальный регулятор [Интент] Тематики автоматизация, основные понятия Синонимы пропорционально интегрально дифференциальный регулятор EN PID regulator … Справочник технического переводчика
ПИД-регулятор — Схема, иллюстрирующая принцип работы ПИД регулятора. Коэффициенты перед интегралом и производной опущены для большей наглядности иллюстрации. Пропорционально интегрально дифференциальный (ПИД) регулятор устройство в управляющем контуре с… … Википедия
ПИД-воздействие — PID poveikis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. proportional plus integral controller; three term action vok. PID Verhalten, n rus. ПИД воздействие, n pranc. action à trois termes, f; action proportionnelle intégrale et… … Automatikos terminų žodynas
ПИД-регулятор — PID reguliatorius statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. proportional plus integral plus derivative action; three term controller vok. PID Regler, m; Regler mit drei dynamischen Strategien, m rus. ПИД регулятор, m pranc. régulateur à… … Automatikos terminų žodynas
относительный коэффициент чувствительности пламенно-ионизационного детектора (ПИД) — 3.3.1 относительный коэффициент чувствительности пламенно ионизационного детектора (ПИД) [relative response factor for flame ionisation detector (FID)]: Коэффициент, который вычисляется как отношение числа атомов углерода сравнительного… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
пламенно-ионизационный датчик (ПИД) — 3.19 пламенно ионизационный датчик (ПИД) (flame ionization detector FID): Датчик, принцип действия которого основан на ионизации определяемого газа в пламени водородной горелки. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
sokrasheniya.academic.ru
ПИД-регулятор – самый сбалансированный из всех регуляторов, построенных на основе типовых звеньев, поэтому широко применяется в различных сферах.
По сути, даное устройство это эволюция ПИ-регулятора.
Пропорциональная составляющая вырабатывает сигнал, который противодействует отклонению регулируемой величины в данный момент времени (идеология чисто П-регулятора).
Интегральная составляющая накапливает результирующее значение, нивелируя, таким образом, недостаток П-регулятора – наличие статической ошибки.
ПИД-регулятор обладает Д-составляющей, которая как бы прогнозирует отклонение от задания и следит за скоростью отклонения, поэтому является самой быстрой в данном алгоритме. По сути, это является преимуществом и недостатком одновременно. Это все стоит учитывать при выборе закона регулирования.
В случаи если вход регулятора зашумлен, имеют место существенные скачки регулируемой величины или процесс имеет стохастический характер — дифференциальная составляющая в миг приведет вашу систему к расходящемуся процессу. Выбор время дифференцирования – очень сложное и ответственное решение для инженера.
Рассмотрим же математическое описание «идеального» ПИД-регулятора.
Формула выходного сигнала:
где:
Как видно из формулы, дифференциальная часть – производная от ошибки, да ещё и с коэффициентом Тд – временем дифференцирования. Эта часть может существенно уменьшить время регулирования и улучшить динамическое качество регулирования.
ПИД-регулятор можно просто собрать используя схуму, полученную типовым соединением звеньев – параллельным.
Схема для моделирования.
Тд=0.2 с, Кд =1 (усиление упреждения)
Как видим, в начальный момент времени, ПИД-регулятор дает бесконечный выброс выходной величины. Это имеет место потому, что реакция идеального дифференцирующего звена (которым в данном случае является д-часть алгоритма) на ступенчатое воздействие – это дельта функция. Она имеет бесконечно большой заброс в момент приложения ступенчатого воздействия.
ПИД-регулятор работает таким образом, что дифференцирования при применении ИДЗ никак не влияет на результирующее значение выхода регулятора.
Идеальное дифференцирующее звено физически нереализуемо, так как невозможно создать элемент, у которого выходной сигнал будет появляться раньше, чем сигнал на входе. И вообще, в прикладной теории управления не существует передаточных функций, в которых порядок числителя выше порядка знаменателя.
Д-часть можно реализовать, используюя реальное дифференцирующее звено (РДЗ).
Схема для моделирования.
Тд=0.2 с, Кд =1 (усиление упреждения)
Для определения время дифференцирования стоит лишь провести подкасательную кривой до пересечения с ожидаемым значением E*K и поделить полученное значение на коэффициент усиления упреждения Кд, который в нашем случае равняется 1.
Для остальных параметров настройки П, ПИ, ПИД-регуляторы имеют одинаковые методики их определения.
Tags законы регулирования общие сведения
autoworks.com.ua
Схема, иллюстрирующая принцип работы ПИД-регулятора. Коэффициенты перед интегралом и производной опущены для большей наглядности иллюстрации.Пропорционально-интегрально-дифференцирующий (ПИД) регулятор — устройство в управляющем контуре с обратной связью. Используется в системах автоматического управления для формирования управляющего сигнала с целью получения необходимых точности и качества переходного процесса. ПИД-регулятор формирует управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально разности входного сигнала и сигнала обратной связи (сигнал рассогласования), второе — интеграл сигнала рассогласования, третье — производная сигнала рассогласования.
Если какие-то из составляющих не используются, то регулятор называют пропорционально-интегрирующим, пропорционально-дифференцирующим, пропорциональным и т. д.
Пропорциональная составляющая вырабатывает выходной сигнал, противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения, наблюдаемому в данный момент времени. Он тем больше, чем больше это отклонение. Если входной сигнал равен заданному значению, то выходной равен нулю.
Однако при использовании только пропорционального регулятора значение регулируемой величины никогда не стабилизируется на заданном значении. Существует так называемая статическая ошибка, которая равна такому отклонению регулируемой величины, которое обеспечивает выходной сигнал, стабилизирующий выходную величину именно на этом значении. Например, в регуляторе температуры выходной сигнал (мощность нагревателя) постепенно уменьшается при приближении температуры к заданной, и система стабилизируется при мощности, равной тепловым потерям. Температура не может достичь заданного значения, так как в этом случае мощность нагревателя станет равна нулю, и он начнёт остывать.
Чем больше коэффициент пропорциональности между входным и выходным сигналом (коэффициент усиления), тем меньше статическая ошибка, однако при слишком большом коэффициенте усиления при наличии задержек (запаздывания) в системе могут начаться автоколебания, а при дальнейшем увеличении коэффициента система может потерять устойчивость.
Интегрирующая составляющая пропорциональна интегралу по времени от отклонения регулируемой величины. Её используют для устранения статической ошибки. Она позволяет регулятору со временем учесть статическую ошибку.
Если система не испытывает внешних возмущений, то через некоторое время регулируемая величина стабилизируется на заданном значении, сигнал пропорциональной составляющей будет равен нулю, а выходной сигнал будет полностью обеспечиваться интегрирующей составляющей. Тем не менее, интегрирующая составляющая также может приводить к автоколебаниям при неправильном выборе её коэффициента.
Дифференцирующая составляющая пропорциональна темпу изменения отклонения регулируемой величины и предназначена для противодействия отклонениям от целевого значения, которые прогнозируются в будущем. Отклонения могут быть вызваны внешними возмущениями или запаздыванием воздействия регулятора на систему.
Назначение ПИД-регулятора — в поддержании заданного значения x0 некоторой величины x с помощью изменения другой величины u. Значение x0 называется заданным значением (или уставкой, в технике), а разность e = (x0 − x) — невязкой (или ошибкой [регулирования], в технике), рассогласованием или отклонением величины от заданной. Приведённые ниже формулы справедливы в случае линейности и стационарности системы, что редко выполняется на практике.
Выходной сигнал регулятора u определяется тремя слагаемыми:
где Кp, Кi, Кd — коэффициенты усиления пропорциональной, интегрирующей и дифференцирующей составляющих регулятора соответственно.
Большинство методов настройки ПИД-регуляторов используют несколько иную формулу для выходного сигнала, в которой на пропорциональный коэффициент усиления умножены также интегрирующая и дифференцирующая составляющие:
В дискретной реализации метода расчета выходного сигнала уравнение принимает следующую форму:
где — время дискретизации. Используя замену можно записать:
В программной реализации для оптимизации расчетов переходят к рекуррентной формуле:
Часто в качестве параметров ПИД-регулятора используются:
Следует учитывать, что термины используются по-разному в различных источниках и разными производителями регуляторов.
Теоретические методы анализа системы с ПИД-регулятором редко применяются на практике. Основная сложность практического применения — незнание характеристик объекта управления. Кроме того, существенную проблему представляют нелинейность и нестационарность системы. Практические регуляторы работают в ограниченном сверху и снизу диапазоне, поэтому в принципе нелинейны. В этой связи получили распространение методы экспериментальной настройки регулятора, подключенного к объекту управления. Прямое использование формируемой алгоритмом управляющей величины также имеет свою специфику. Например, при регулировке температуры часто управляют не одним, а двумя устройствами, одно из них управляет подачей горячего теплоносителя для нагрева, а другое управляет хладагентом для охлаждения. Часто рассматриваются три варианта практических регуляторов. В первом варианте, наиболее близком к теоретическому описанию, выход регулятора — непрерывная аналоговая ограниченная величина. Во втором случае выход представляет собой поток импульсов, который может управлять шаговым двигателем. В третьем случае регулятор выходной управляющий сигнал используется для широтно-импульсной модуляции.
В современных системах автоматизации, которые, как правило, строятся на базе PLC ПИД-регуляторы реализуются либо как специализированные аппаратные модули, включаемые в состав управляющего контроллера, либо программными методами, с применением специализированных библиотек. Производители контроллеров часто разрабатывают специализированное ПО (тюнеры) для настройки коэффициентов регулятора.
www.wikiznanie.ru
Мало кто знает, но 1 из 500 россиян рождается с генетическим врожденным заболеванием, которое влияет на работу иммунитета. Называется оно первичный иммунодефицит (ПИД).
ПИД – это не СПИД, им никак нельзя заразиться от другого человека, можно только унаследовать от родителей. Но ребенок с ПИД может родиться и у абсолютно здоровых мамы и папы, в результате случайной мутации в гене иммунной системы.
ПИД – это когда иммунитет от рождения не может в полной мере выполнять свои функции, человеку приходится сталкиваться с тяжёлыми инфекционными заболеваниями (пневмониями, гнойными отитами, абсцессами), причем, эти инфекционные проявления развиваются из самых обычных простуд, бесконечно повторяются и каждый раз требуют антибактериальной терапии.
Первичный иммунодефицит включается себя огромное множество форм, от самых лёгких до тяжелейших заболеваний (более 300 форм). Пациенты с тяжелыми формами редко доживают до 2 лет, а с легкими формами ПИД могут жить полноценно до самой старости, помогая своему иммунитету ежемесячными внутривенными/подкожными введениями иммуноглобулинов.
Несмотря на то, что ПИД является врождённым состоянием, его первые симптомы могут проявиться впервые и после 20 лет.
Эксперты фонда рекомендуют обратить внимание на «12 настораживающих признаков первичного иммунодефицита». При наличии двух и более признаков необходима консультация иммунолога!
Кроме того, правильно поставить диагноз поможет анализ — «Иммунный статус (скрининг)». Если обнаружите отклонения от нормы в своем анализе или анализе вашего ребенка, обратитесь к иммунологу.
CКАЧАТЬ PDF «НАСТОРАЖИВАЮЩИЕ ПРИЗНАКИ ПЕРВИЧНЫХ ИММУНОДЕФИЦИТОВ У ДЕТЕЙ»
СКАЧАТЬ PDF «НАСТОРАЖИВАЮЩИЕ ПРИЗНАКИ ПЕРВИЧНЫХ ИММУНОДЕФИЦИТОВ У ВЗРОСЛЫХ»
www.fondpodsolnuh.ru