Интегральный выход контроллера (I -контроллер)
Интегральная составляющая используется, чтобы предотвратить постоянное присутствие этой разницы. Интегральная составляющая выхода добавляет время к выходному воздействию. Например, если разница постоянно присутствует, величина управляющего воздействия продолжает расти, т.к. она зависит от суммы времён. Наоборот, если величина управляющего воздействия растёт, то величина отклонения падает. Процесс продолжается, пока разница не станет равной нулю.
Дифференциальный выход контроллера (d-контроллер)
Дифференциальная составляющая оценивает скорость изменения отклонения системы. Она ещё называется дифференцированием разности. Если скорость изменения отклонения увеличивается быстро, управляющее воздействие будет большим. Величина управляющего воздействия должна быть только, когда есть изменение отклонения во времени.(т.е. время дифференцирования д.б. маленьким).
PID контроллер - простейшая реализация ОС. Он обладает способностью уменьшить остаточное отклонение через интегральную составляющую, и предусмотреть будущее через дифференциальную. PID и PI достаточны для многих процессов. PID часто используется вместе с логикой, последовательностными функциями, функциональными блоками для построения автоматизированных систем в энергетике, транспорте.
Предположим, что выход растёт, когда вход растёт. Принцип ОС: Возрастание входа, когда ошибка + и убывание, когда отрицательна. Это отрицательная ОС, т.к. вход противоположен выходу. PID это более общая форма ОС. Когда ошибка маленькая, PV стремится к SP.
Практически все PID регуляторы сейчас основываются на микропроцессорах и имеют возможность настройки.
2 Двухпозиционные регуляторы (On-off controller)
где: е (t) - ошибка (единица обратной связи)
u (t) - управляющий сигнал (выход регулятора).
Статическая характеристика контроллера приведена на рис.1
Рис. 1 Статическая характеристика контроллера
Назначение. Принцип работы
Двухпозиционный контроллер - самый простой и имеет некоторые важные преимущества.
Он экономичный, простой конструкции и не требует никакой настройки параметров. Если колебания не будут мешать работе системы, и если не нужна настройка параметров контроллера, двухпозиционный регулятор является хорошим решением.
Кроме того, если приводы работают только в двух режимах (включено- выключено), то двухпозиционный контроллер почти всегда используется с такими приводами. Пэтому On-off контроллеры часто используются в бытовой технике (холодильники, стиральные машины и т.д.) и в перерабатывающей промышленности, когда требования по контролю качества невысокие (контроль температуры в помещениях и т.д.).
Двухпозиционные регуляторы обеспечивают хорошее качество регулирования для инерционных объектов с малым запаздыванием, не требуют настройки и просты в эксплуатации. Эти регуляторы представляют обычный и наиболее широко распространенный метод регулирования.
Двухпозиционные регуляторы используются для управления переключательными элементами - дискретными исполнительными устройствами:
электромеханическими реле,
контакторами,
транзисторными ключами,
симисторными или тиристорными устройствами,
твердотельными реле и др.
В простейшем случае (без обратной связи) двухпозиционный регулятор работает как двухпозиционный переключатель. Например, мощность, подаваемая на нагреватель, имеет только два значения - максимальное и минимальное (нулевое), две позиции (отсюда и название регулятора - двухпозиционный) - нагреватель полностью включен или полностью выключен. Структурная схема двухпозиционной системы регулирования приведена на рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема двухпозиционной системы регулирования
где: АР – двухпозиционный регулятор, ОУ – обьект управления, SP – узел формирования заданной точки (задания), Е – рассогласование регулятора, PV=X – регулируемая величина, У – управляющее воздействие, Z – возмущающее воздействие.
Для предотвращения «дребезга» управляющего выходного устройства (например, реле) и исполнительного механизма (например, нагревательного элемента) вблизи задания SP (слишком частого включения нагревателя), предусматривается гистерезис Н.