Pi контроллер
Параллельная связь P и I элементов составляет PI контроллер. Он комбинирует преимущества P контроллера (скорость) и I контроллера (точность). Два параметра этого контроллера - коэффициент пропорционального действия Kp и время сброса Tn или коэффициент интегрального действия K I.
В PI контроллере постоянная дифференцирования равна нулю.
Блок-схема РI - контроллера
Уравнение РI - контроллера
Рис. 2 Характеристики РI - контроллера
Лекция 13
1 Выбор параметров pid контроллеров
В подавляющем большинстве приложений в промышленности применяются именно PID -регуляторы.
Впервые методику расчета параметров PID-регулятора предложили Зиглер и Никольс в 1942 году. Эта методика очень проста и дает не очень хорошие результаты. Тем не менее, она до сих пор часто используется на практике, хотя с тех пор появилось множество более точных методов.
После расчета параметров регулятора обычно требуется его ручная подстройка для улучшения качества регулирования. Для этого используется ряд правил, хорошо обоснованных теоретически.
P контроллер
Рис. 1 Статическая характеристика Р-контролера
Большой коэффициент усиления контролера приведет к системе управления с:
меньшей ошибкой установившегося состояния;
более быстрой динамикой, и большей чувствительностью по отношению к измерению шума.
Когда P контроллер используется, большое усиление необходимо для уменьшения ошибки установившегося состояния. Стабильная система не имеет проблем при большом коэффициенте усиления. Такие системы являются системами с одним элементом сохранения энергии (системы 1-го порядка - емкостные). Если ошибка установившегося состояния премлема в таких процессах, то P контроллер может быть использован. Малая ошибка установившегося состояния может быть допускаться, если датчик даёт измеренное значение с ошибкой или, если измеренное значение не слишком важно в любом случае. Пример такой системы- система контроля уровня жидкости в танке, когда точный примерный уровень жидкости достаточен для нормальной работы процесса.
Pd контроллер
Известно, что тепловые процессы с хорошей теплоизоляцией ведут себя почти так же, как интеграторы. С хорошей изоляцией тепловые потери невелики, и наиболее значимая часть энергии системы используется для повышения температуры. Для этих процессов интегральный режим контроллера не требуется.
Эти процессы можно охарактеризовать как различные соединения тепловых хранилищ энергии. Тепловая энергия перемещается из одного хранилища в другое. В общем, такие процессы имеют динамику с большой инерцией. Поскольку динамика идет медленно, дифференциальный режим необходим для управления такими процессами.
Интегральный режим может уже медленную динамику сделать ещё более медленной. Другая причина для использования PD контроллера в таких системах является возможность измерения температуры с низким уровнем шума в измеряемом сигнале.
PD контроллеры часто используется в управления движущимися объектами, такими как подводные аппараты, корабли, ракеты и т.д. Одной из причин является стабилизирующий эффект PD контроллера на внезапные изменения переменной процесса.
PI –контроллер
PI контроллерыявляются наиболее часто используются сегодня в промышленности. Управление без D режима используется, когда:
быстрый отклик системы не требуется;
большие возмущения и шум присутствует во время работы процесса;
есть только один накопитель энергии в процессе (емкостный или индуктивный)
есть большие транспортные задержки в системе.