Пропорционально-интегральное регулирование

(ПИ-регулирование)

При работе прибора в режиме ПИ-регулятора, величина выходного сиг­нала зависит как от величины текущего рассогласования Еi, так и от суммы пре­дыдущих рассогласований.

Описывается формулой

Рис.

С появлением отклонения Е, длительность импульсов постепенно увеличивается. При этом в каждом импульсе присутствует постоянная составляющая, обусловленная пропорциональным звеном.

Параметры ПИД-регулятора

1. Зона нечувствительности.

Устройство будет выдавать управляющий сигнал только после выхода регулируемой величины из зоны нечувствительности.

Рис.

2. Ограничение управляющего сигнала.

Любой исполнительный механизм обладает ограничением – как максимальным, так и минимальным ограничением сигнала, и в тех случаях, когда входной сигнал находится в зона ограничения, на выходе будет формироваться минимальный или максимальный сигнал постоянной величины.

Рис.

Примечание.

В некоторых регуляторах помимо ограничения сигнала можно задать скорость изменения выходного сигнала. Что позволяет избежать резких воздействий на выходное устройство.

3. Зона накопления интеграла.

Если рассогласование Е долго сохраняет знак, величина интегральной составляющей становится очень большой (эффект интегрального насыще­ния), что может привести к перерегулированию.

Рис.

Для устранения влияния этого эффекта задают зону накопления интегра­ла, в пределах которой регулятор вычисляет интегральную составляю­щую. За пределами этой зоны, где интегральная сумма достаточно велика, для формирования управляющего сигнала используется только пропорци­ональная составляющая. В зависимости от режима работы регулятора (нагреватель или холодильник), эта зона расположена выше или ниже величины уставки.

Примечание.

Если регулятор управляет задвижкой без датчика положения (т.е. не так точно), значение этого параметра не влияет на работу регулятора.

4. Ограничение скорости выхода на уставку.

Ограничение скорости выхода контролируемой величины на заданное значение используется для предотвращения перерегулирования при запуске системы (кривая I). При этом фиксированное значение уставки заме­няют на «плавающее», которое постепенно приближают к значению Т_уст. (кривая II). Первоначально приближение происходит с максимальной скоростью и по мере приближения к уставке резко замедляется.

Как правило скорость приближения выбирается автоматически в результате автонастройки исходя из заданной величины первого выбега (первого перерегулирования).

При использовании скорости выхода на уставку возрастает время выхо­да на рабочий режим. Поэтому в некоторых случаях параметра не используется.

Рис.

5. Период управляющих импульсов.

При использовании ПИД-регулятора с выходным устройством ключевого типа (э/м реле, транзисторная или симисторная оптопара) необходимо задавать период управляющих импульсов. Чем выше частота управляющих импульсов, тем быстрее будет реакция устройства на внешние воздействия.

В идеальном случае частота импульсов управления должна совпадать с частотой опроса датчика.

Примечание.

В случае использования релейных контактов на выходе устройства, период формирования импульсов ограничивается параметрами реле, т.е. частота импульсов не может быть увеличена и на практике составляет приблизительно 1 включение/выключение в 15-20 секунд.

Проблема износа контактов решается либо тех обслуживанием, либо заменой реле тиристором.

Управление различными исполнительными устройствами

Для поддержания заданного значения регулируемого параметра можно использовать различные типы исполнительных устройств.

Все они могут быть разделены на два вида:

ü нагреватели,

ü холодильники.

Нагревателем условно называется устройство, включение которого приводит к увеличению измеряемого параметра.

Холодильником – устройство, включение которого приводит к уменьшению измеряемого параметра.

Примечание.

Так же, в качестве частного случая имеется вид исполнительного устройства типа задвижка, которая работает и так, и так.

Поиск по сайту: