Настройка параметров PID

В контроле PID существуют три параметра: P, I и D. Только понимая значение и функцию этих трех параметров, можно настроить параметры контроллера PID так, чтобы он обеспечивал наилучший уровень контроля. В данной статье компания Changhui Instruments рассказывает о функциях параметров P, I и D в системе управления PID. Пропорциональное управление. Пропорциональный регулятор по сути представляет собой усилитель с регулируемым коэффициентом усиления; формула выражения: △P = Kp × e, где Kp – это коэффициент пропорциональности. Значение Kp может быть как больше 1, так и меньше 1 ； e — это вход контроллера, то есть разница между измеренным значением и заданным значением, которая также называется отклонением. Следует отметить, что для большинства аналоговых контроллеров в качестве единицы измерения не используется коэффициент пропорциональности Kp, а применяется показатель пропорциональности, то есть δ=1/Kc×100%. Другими словами, степень пропорциональности пропорциональна обратной величине коэффициента усиления контроллера ； Чем меньше коэффициент пропорциональности контроллера, тем выше его усиливающий коэффициент и тем больше способность к усилению отклонений; наоборот. Понимая вышеуказанную связь, можно сделать вывод, что чем больше степень пропорциональности, тем меньше коэффициент усиления контроллера, и тем более плавной становится кривая контролируемого параметра ； Чем меньше коэффициент пропорциональности, тем выше усиливание контроллера, и тем сильнее колеблются кривые управляемых параметров. У пропорционального управления есть недостаток: оно приводит к наличию остаточных ошибок. Чтобы избавиться от этих ошибок, необходимо ввести интегральный элемент управления. Интегрирующее действие. Интегрирующее действие контроллера предназначено для устранения остаточных отклонений в автоматической системе управления. Под интегрированием понимается накопление значений со временем. То есть, когда существует отклонение e, контроллер с интеграцией должен постоянно накапливать это отклонение со временем. Скорость накопления зависит пропорционально от величины отклонения e и скорости интегрирования. Пока существует отклонение e, выход контроллера с интеграцией должен меняться, то есть интеграция всегда действует; она прекращается только тогда, когда отклонения нет. При постоянном смещении суть регулирования с использованием интеграции заключается в изменении скорости изменения выходного сигнала контроллера. Эта скорость определяется временем, необходимым для того, чтобы выходной сигнал, получаемый в результате интеграции, стал равен выходному сигналу, получаемому в результате пропорционального регулирования. Малое время интегрирования означает высокую скорость интегрирования, а значит, более сильное действие интеграции ； Напротив, чем больше время интегрирования, тем слабее эффект интегрирования. Если время интегрирования бесконечно велико, это означает отсутствие эффекта интегрирования, и контроллер превращается в чисто пропорциональный контроллер. На самом деле функция интегрирования редко используется в одиночку; обычно она применяется вместе с функцией пропорциональности. Это позволяет получить как эффект увеличения (или уменьшения) отклонений, характерный для функции пропорциональности, так и эффект накопления отклонений со временем, характерный для функции интегрирования. При этом направление действия обеих функций совпадает. В этот момент выходной сигнал контроллера равен: △P = Ke + △Pi, где △P — это изменение значения выходного сигнала контроллера ； Ke — выход, обусловленный пропорциональным действием ； △Pi — это выход, обусловленный процессом интегрирования. Дифференциальное управление. Дифференциальное управление используется в основном для преодоления задержек в действии управляемого объекта и часто применяется в системах управления температурой. Помимо использования дифференциальных методов, при применении систем управления необходимо учитывать проблему задержки в передаче сигналов, такую как выбор датчиков температуры и их место установки. Для того чтобы было легче запомнить функции производных, интегралов и дифференциалов, приводятся три коротких стишка в качестве справки. Пословица о пропорциональном действии: Пропорциональный регулятор — как усилитель ； Появляется отклонение, оно усиливается и передается дальше ； На сколько увеличение? Внимательно посмотрите на регулятор ； Шкала пропорций увеличена, коэффициент увеличения низкий. Четверостишие о функции интеграции: перенастройка регулятора, накопление способностей ； Пока существует отклонение, накопление не прекращается ； Накопление быстрое и медленное, внимательно смотрите на регулятор ； Время интегрирования велико, скорость накопления низка. Короткая песенка о дифференцировании. Когда речь идет о дифференциале, в этом нет ничего таинственного ； При поступлении импульсного входного сигнала выходный сигнал резко возрастает ； Быстрое или медленное снижение — внимательно смотрите на регулятор ； Если время дифференцирования велико, падение происходит медленнее.

Сначала выбирается переменная, которая должна находиться под контролем, затем — переменная, с помощью которой будет осуществляться контроль над этой переменной. Если при таком контроле удается устранить внешние помехи, то достаточно использовать элемент управления типа P. Если же контроль оказывается нестабильным, тогда добавляется элемент управления типа I для устранения помех. Если и это не помогает, тогда добавляется элемент управления типа D. Если и это не решает проблему, тогда необходимо рассмотреть другие варианты контроля. Сначала необходимо проверить, как работает цепь, и whether оборудование функционирует корректно.