PID の知識

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この投稿は Green Lotus によって 2018 年 3 月 4 日 15:28 に最終編集されました。調整プロセスに対する比率δの変化の影響。 比率が大きいほど調整効果は弱くなり、必然的にプロセス曲線の変化が遅くなります。発振周期が長く、減衰が比較的大きい。純粋に比例効果であれば、安定化後の残留差も大きくなります。逆に、割合値を小さくすることは、調整効果を強めることに等しい。カーブの変動が早く、発振周期が短く、減衰率が小さくなります。割合δが小さくなるにつれて、曲線振動は徐々に強くなり、周期はますます短くなり、減衰率はますます小さくなります。 (2) 積分時間 TI の変更が調整プロセスに及ぼす影響。積分効果の強さは積分時間 TI の大きさに依存します。TI が大きい場合、積分効果は弱くなります。 TI が小さい場合、積分効果は強くなります。曲線の振動は徐々に大きくなり、周期は徐々に短くなり、残留誤差はますます小さくなります。ただし、TI が小さすぎると積分効果が強すぎて曲線が激しく振動し、動作が不安定になります。；TI が無限大の場合、レギュレータは純粋な比例レギュレータになります。 (3) 微分時間 TD の変化が調整プロセスに及ぼす影響。差動効果の強さは主に TD のサイズに依存します。 TD が大きいほど微分効果は強くなり、積分時間 TI とはまったく逆になります。微分効果が強いほど調整効果も強くなります。その結果、振動はますます激しくなり、周期はどんどん短くなっていきます。差動動作使用後も残差は減少します。ただし、微分効果が不適切な場合、TD が大きすぎると大規模な発振が発生します。 TD が小さすぎると、効果が十分に現れず、調整品質が大幅に向上しません。ゼロに等しい場合、微分効果はありません。 1 調整パラメータが所定値からずれた場合、まずずれの大きさに応じてバルブの開閉度を決定し、調整対象に調整エフェクトを適用して調整パラメータを所定値に戻す。適用される調整効果は偏差に比例するため、比例調整と呼ばれます。比例動作は応答が早く、遅れがありません。干渉によるパラメータの変動を素早く乗り越える能力を持ち、偏差の大きさに応じて能力を高めることができる。これらが比例制御の利点です。その欠点は、：調整プロセスの完了後に残留誤差が発生し、調整されたパラメータの最終的な調整品質に影響を与えます。 したがって、厳しい要件を伴う規制システムの場合は、残留差を解消するために対応する措置を講じ、それによって規制の質を向上させる必要があります。 2. 統合的規制の役割。レギュレータ出力の変化が偏差値の時間積分に比例するという調整則を積分調整といい、Iで表します。そのため、入力偏差があると、偏差が微小であってもレギュレータ出力変化率はゼロにならず、出力は変化し続けます。また、偏差時間が長いほど出力変化は大きくなります。入力偏差がゼロになるまで、レギュレータの出力変化速度はゼロ、つまり出力は変化せず安定します。これは、積分調整効果が最終的に安定に達するとき、偏差はゼロでなければならないことを示しています。したがって、積分動作により残差３を自動的に除去することができる。差動レギュレータ（Ｄで表す）の調整規則は、偏差の変化傾向、すなわち「偏差変化速度」に基づいている。数学では微分作用といいます。差動調整は主導的な効果をもたらします。したがって、遅れが大きい調整対象に対しても差動動作を使用することができます。一般に製油所の温度調整システムに使用されます。 簡単かつ明確に言うと、P はバルブが小さいほど速く動作することを意味します。つまり、バルブが小さいほど動作遅れが短くなります。 D は通常、調整する必要はありません。生産自動化システムでは、比例、積分、および微分の 3 つの調整機能を組み合わせて、比例積分微分調整 (PID 調整) を形成することがよくあります。その入出力の数式には、比例帯δ(P)、積分時間TI、微分時間TDの3つの特性定数があり、比例、積分、微分の調整特性を表現します。比例帯は割合の逆数であり、パーセントで表されるため、比例帯が大きいほど、割合は小さくなります。 比例積分微分調整器にステップ偏差が入力された場合、調整器が出力する調整信号は、比例動作、積分動作、微分動作の３つの出力の和となります。比例動作の出力は偏差の大きさに比例します。；積分動作の出力は偏差の変化速度に比例します。出力変化の大きさは、偏差の大きさだけでなく、偏差が存在する時間の長さにも依存します。入力に偏差がある限り、出力は変化し続けます。入力偏差がゼロの場合のみ、出力は変化しません。積分動作によりずれが解消されていることがわかります。；差動動作の出力は偏差の変化率に比例します。偏差の変化の速さに応じて調整されます。これを先行動作といいます。偏差が変化すると、調整はすぐに有効になります。偏差が変化しない場合は、差動調整は機能しません。 3 つの特性パラメータの作用順序は次のとおりです。：偏差入力があると即座に差動動作が働き、レギュレータ出力は急激に大きく変化し、その後ゆっくりと低下します。比例動作も同時に働き、偏差が減少し、積分動作に従い動作します。時間が経つにつれて、積分作用がますます支配的になり、最終的には偏差が徐々に解消されます。 上記の関係を説明するために、水タンクに水を加える例を挙げてください。 水槽の水位が予想値よりも低いと、私たちの脳はすぐに大きなバルブを開けて水槽に水を加えようと考えます。水の供給量は非常に多くなります。バルブを大きく開きすぎると、水位の制御が困難になり、すぐに予想値を超えてしまいます。バルブをゆっくりと閉じて、追加する水の量を制御します。これが微分効果です。；同時に、バルブの開閉により給水量が異なり、水位の上昇率も異なります。これが比例効果です。；バルブの開閉に関わらず、予想水位に到達するまでの時間は異なります。バルブ開度が大きいほど所要時間は短くなり、バルブ開度が小さいほど所要時間は長くなります。通常、時間の経過とともに水位がゆっくりと期待値に達し、その後バルブを閉じます。ただし、バルブを閉める過程でも給水が行われるため、水位は予想値を超えます。水位をより適切に制御するために、バルブをゆっくりと閉じ、水の供給を徐々に減らし、水位が期待値に達するまでバルブを閉じます。これには一定の時間がかかります。バルブ閉範囲が小さいほど所要時間は長くなり、逆も同様です。これが積分調整効果です。