THIẾT KẾ VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN PID PI

Bộ điều khiển PI và PID Có 3 tài liệu với thông tin hữu ích về thiết kế. Nhờ những người đã chuẩn bị quá khứ.

1: Điều khiển PID Chuẩn bị bởi: Mehmet POYRAZ

1. Chuyển sang hệ thống điều khiển tự động

Kiểm soát được tìm thấy gần như mỗi ngày trong cuộc sống hàng ngày. Chúng tôi hành động có ý thức hoặc vô thức trong các thủ tục kiểm soát và trong các thủ tục kiểm soát. Nhiều hoạt động kiểm soát được thực hiện tự động mà không cần sự can thiệp của con người. Ví dụ, tự động hóa bậc thang cho phép hệ thống chiếu sáng trong các khu vực liên quan hoạt động và tự động tắt sau một khoảng thời gian nhất định.

Nóng, giữ về một giá trị nhất định của lò sưởi hoặc lò nhiệt độ là ứng dụng tương tự điều chỉnh với sự trợ giúp của hệ thống tăng cường áp lực nước và kiểm soát cuộc sống hàng ngày trong float van shut-off cấp cửa hàng vẫn luôn có thể nhìn thấy xung quanh chúng ta.

Trong cơ thể con người, các hoạt động kiểm soát phức tạp hơn, chính xác hơn sẽ diễn ra. Để đề cập đến những điều đầu tiên có thể được gọi là kiểm soát sinh lý:

Giữ nồng độ đường ở một giá trị không đổi ở tất cả các lần ở những người khỏe mạnh 
(được gọi là bệnh tiểu đường). Body trường hợp nhiệt độ mồ hôi của sự gia tăng của nhiệt độ môi trường (hiệu ứng làm mát của sự bay hơi lỏng) thông qua, sự co làm cho các cơ bắp chân trong khi khi nhiệt độ môi trường xung quanh là thấp (rùng mình) sẽ được kiểm tra chống lại sự thay đổi của nhiệt độ môi trường xung quanh bằng cách nhiệt được sản xuất trong cơ thể bằng cách run rẩy xa cơ bắp.

Độ lớn của ánh sáng đi vào mắt được điều chỉnh bằng cách mở và đóng con mắt. Cay đắng nghe khi phản xạ rút, phối hợp cơ mắt (văn bản), giấc ngủ và thời gian tỉnh thức (đồng hồ sinh học), số lượng phong trào là tỷ lệ thuận với nhịp tim, là ví dụ về kiểm soát sinh lý chủ yếu bằng cách ví dụ trong cơ thể con người.

Thực hành kiểm soát cũng được tìm thấy trong các chủ đề ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống xã hội:

Tăng giá có thể được kiểm soát bằng cách giảm nhu cầu trên thị trường hoặc bằng cách tăng giá trị của tiền. 
Số tiền trên thị trường và các chi phí có thể được kiểm soát có thể được giảm xuống để tăng giá trị của tiền. Để giảm nhu cầu, sức mạnh chi tiêu của người dân có thể giảm xuống. Một ví dụ khác; có thể được đưa ra để kiểm soát sự phát triển kinh tế của một khu vực. Để thúc đẩy phát triển kinh tế, cần đầu tư vào khu vực đó và cung cấp một dòng năng lực nhân lực có trình độ. Điều này có thể đạt được bằng các biện pháp khuyến khích hoặc cưỡng chế.

Sử dụng các khía cạnh tương tự của các quy trình kiểm soát trong các ví dụ trên, các định nghĩa chung sau đây có thể được thực hiện cho các khái niệm điều khiển và điều khiển tự động:

Kiểm soát: Các công trình để giữ cho hành vi được quan sát xung quanh các giá trị mong muốn nhất định hoặc hiển thị các thay đổi mong muốn xác định quy trình kiểm soát theo nghĩa chung.

Điều khiển tự động: Các hoạt động điều khiển có thể được thực hiện bằng một cơ chế quyết định được xây dựng xung quanh sự kiện được kiểm soát mà không có sự can thiệp trực tiếp của con người.

Xác định các quá trình kiểm soát và việc thành lập các phương tiện điều khiển tự động, lần đầu tiên trong những mục tiêu của quá trình này đòi hỏi và mong muốn của việc xác định chính xác hành vi phù hợp ta, môi trường trong đó các sự kiện trong những đặc điểm sự kiện và hành vi nhân quả 
liên quan đến việc kiểm tra.

Điều khiển tự động ngày càng trở nên quan trọng, đặc biệt là trong các hệ thống kỹ thuật. Lý do cho điều này có thể được liệt kê như sau:

1) Điều khiển tự động tiết kiệm cho mọi người từ các nhiệm vụ lặp lại đơn điệu, cho phép họ tập trung vào các nhiệm vụ có thể sử dụng tốt hơn khả năng thông minh và suy nghĩ của họ.

2) Điều khiển tự động tạo điều kiện cho sự thống trị của con người trong các ứng dụng vượt quá khả năng sinh lý của con người (chẳng hạn như rất nhanh, rất nhạy cảm, lực cao và nguy hiểm).

3) Việc sử dụng điều khiển tự động trong các hệ thống kỹ thuật cho phép các giải pháp đơn giản, linh hoạt hơn, dễ dàng điều chỉnh và hiệu quả cao cho cả thiết kế và thực hiện lý thuyết và thực hiện.

4) Việc sử dụng rộng rãi các máy tính trong các ứng dụng kỹ thuật đã dẫn đến việc thực hiện hiệu quả hơn các phương pháp kiểm soát.

Ngày nay, các hệ thống điều khiển tự động được sử dụng rộng rãi ở khắp mọi nơi từ các khu vực ứng dụng đơn giản nhất đến các ứng dụng thực vật công nghiệp phức tạp nhất; về cơ bản phục vụ kiểm soát và kiểm soát tất cả các biến vật lý và hóa học độc lập với sức mạnh con người.

Từ một hệ thống điều khiển tự động được thực hiện trong môi trường công nghiệp và Domestik;

- Hệ thống an toàn và ổn định 
- Dễ hiểu, có thể sửa chữa và có thể thay đổi 
- mang lại hiệu quả hoạt động của hệ thống đến mức mong muốn 
- Cần chi phí đầu tư và chi phí vận hành rẻ.

Việc lựa chọn và điều chỉnh các yếu tố hệ thống được thực hiện theo các nguyên tắc này. Như đã đề cập ở trên, cấu trúc và đặc điểm động của hệ thống được kiểm soát phải được biết rõ để thực hiện các điều kiện này.

2.0 Các loại điều khiển tự động

Bất kỳ thiết bị điều khiển nào được đặt vào vị trí của khối điều khiển (bộ phận so sánh và điều khiển) trong vòng điều khiển tự động phải điều khiển hệ thống với độ chính xác được thực hiện xung quanh điểm điều khiển (giá trị cài đặt). Có nhiều loại điều khiển sẽ hoạt động với độ chính xác mà quy trình yêu cầu và sẽ giảm thiểu lỗi đến mức tối thiểu cần thiết.

2.1 Hai điều khiển đối lưu (ON-OFF)

Trong loại điều khiển hai vị trí; phần tử điều khiển cuối cùng là hoàn toàn mở hoặc đóng hoàn toàn, trừ khi chuyển từ vị trí sang giá trị. Khi biến điều khiển đến điểm điều khiển, phần tử điều khiển cuối cùng nằm ở vị trí được chỉ định (mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn) và vẫn ở vị trí này miễn là biến được kiểm soát không thay đổi. Khi biến được điều khiển di chuyển ra khỏi điểm điều khiển đến một mức nhất định, phần tử điều khiển cuối cùng sẽ lấy vị trí thứ hai. Chênh lệch giá trị giữa hai điểm này mà phần tử điều khiển cuối cùng vẫn giữ nguyên. Phần tử điều khiển cuối cùng không được di chuyển trừ khi biến được kiểm soát không đạt đến một trong hai giá trị biên của phạm vi chênh lệch.

Đường cong biến thời gian được kiểm soát của một hệ thống được điều khiển bởi một bộ điều khiển hai vị trí được đưa ra dưới đây.

Kiểm soát tỷ lệ -P (PROPORTIONAL)

Kiểm soát tỷ lệ; phần tử điều khiển cuối cùng được định vị tùy thuộc vào số lượng biến thể của biến được kiểm soát. Đối với mỗi giá trị của biến được kiểm soát trong dải tỷ lệ thuận (Xp) của phần tử điều khiển, phần tử điều khiển cuối cùng có một vị trí duy nhất. Nói cách khác, mối quan hệ tuyến tính giữa biến được kiểm soát và phần tử điều khiển cuối cùng thiết lập sự cân bằng giữa năng lượng cần thiết và năng lượng được phân phối.

2: PI điều khiển thiết kế MATLAB xem xét

Tiêu chí thiết kế bộ điều khiển: Tiêu chí thiết kế thường được sử dụng để chỉ ra hệ thống mà họ cần làm và đánh giá cách họ thực hiện. Các tiêu chí này dành riêng cho từng ứng dụng và thường bao gồm các phần liên quan đến độ ổn định tương đối, lỗi trạng thái ổn định (lỗi), đáp ứng thoáng qua và các đặc tính đáp ứng tần số. Một số ứng dụng cũng được hưởng lợi từ các tiêu chí bổ sung như độ nhạy cảm với thay đổi tham số.

Nguyên tắc cơ bản của thiết kế: Sau khi chọn một cấu trúc bộ điều khiển cụ thể, bộ điều khiển phải được xác định cùng với các giá trị phần tử để đảm bảo rằng tất cả các điều kiện thiết kế được đáp ứng bởi nhà thiết kế. Các loại bộ điều khiển có thể được sử dụng trong thiết kế của hệ thống điều khiển chỉ bị giới hạn bởi trí tưởng tượng. Tuy nhiên, nên chọn bộ điều khiển đơn giản nhất cung cấp tất cả các điều kiện thiết kế cần thiết cho các ứng dụng kỹ thuật. Nói chung, sự phức tạp của bộ điều khiển tăng khi chi phí tăng lên. Độ tin cậy giảm và thiết kế trở nên khó khăn hơn. Việc lựa chọn bộ điều khiển thường được để lại cho nhà thiết kế theo một ứng dụng cụ thể. Nhà thiết kế sử dụng những kinh nghiệm, giới luật và kỹ năng thiết kế trong quá khứ của mình trong khi thực hiện lựa chọn này.

Bộ điều khiển được chọn theo hướng này và các giá trị tham số bộ điều khiển được xác định trong bước thứ hai. Các giá trị tham số này là các hệ số liên quan đến hàm truyền cho nhiều hơn một bộ điều khiển. Cách tiếp cận thiết kế cơ bản sử dụng các công cụ phân tích để xác định cách các thông số riêng lẻ ảnh hưởng đến các điều kiện thiết kế và do đó hành vi của hệ thống.

Bộ điều khiển được thiết kế dựa trên thông tin này cũng sẽ được hưởng lợi từ tất cả các dữ liệu này. Mặc dù quá trình này rất đơn giản, nó có thể đòi hỏi nhiều bước thiết kế cần thực hiện, thường là do các thông số bộ điều khiển ảnh hưởng lẫn nhau và các tiêu chí thiết kế tính năng theo cách trái ngược nhau. Ví dụ, một giá trị tham số nhất định có thể được chọn và vượt quá, nhưng nếu thời gian tăng được chọn, tiêu chí vượt quá có thể không được đáp ứng.

Tất nhiên, quá trình thiết kế trở nên phức tạp vì số lượng tiêu chí thiết kế và thông số bộ điều khiển tăng lên.

Trong các thiết bị điều khiển khác, bộ điều khiển bao gồm một bộ khuếch đại đơn giản với độ lợi không đổi. Trong loại điều khiển này, tín hiệu điều khiển được gọi là điều khiển tỷ lệ vì nó được truyền với tốc độ không đổi đến đầu ra bộ điều khiển. Trực giác, tăng này có thể được tạo ra bằng cách sử dụng các chức năng như dẫn xuất rắn, tích hợp, v.v. Theo đó, hệ thống này có thể bao gồm bộ cộng, bộ khuếch đại, bộ suy hao, bộ thu phát phái sinh và bộ tách rời. Nhiệm vụ của nhà thiết kế ở đây là để xác định theo cách nào các giai đoạn đạt được này sẽ được kết nối và làm thế nào.

Ví dụ mạch liên quan đến PI sử dụng PI kiểm soát tốc độ kiểm soát

Với hệ thống vòng hở, cài đặt tốc độ trong điều khiển tốc độ động cơ có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp trên cuộn dây hoặc cuộn dây kích thích. Những thay đổi về điện áp động cơ và tốc độ động cơ không được xem xét trong hệ thống vòng hở. Trong phương pháp này, tốc độ tăng hoặc giảm theo điều kiện tải. Vì lý do này, hệ thống vòng lặp mở không thể được sử dụng cho các ứng dụng tốc độ không đổi.

Trong điều khiển tốc độ động cơ với hệ thống vòng kín, kích thước đầu ra được thực hiện độc lập với các biến hệ thống. Nhờ vòng lặp được thiết lập, nó là mong muốn để giữ cho tốc độ động cơ (tốc độ) liên tục, đó là kích thước đầu ra.

Khi bộ điều khiển PI được thiết kế, trước hết phải sử dụng hệ thống được sử dụng. Nên chọn các giá trị phù hợp để cung cấp phương pháp tiếp cận phù hợp. Lớn Ki và Kp nên được lựa chọn cho các hệ thống lớn, và Ki và Kp nhỏ cho các hệ thống nhỏ.

Khi chọn Kp và Ki, cần chú ý đến chức năng truyền tải. Vì vậy, hằng số Ki và Kp nên được thiết lập theo hệ thống được thiết kế.

3: Thiết kế với bộ điều khiển PID

Tóm tắt: Trong số này, các bộ điều khiển và thiết kế PI, PD, PID được điều tra cả trong miền thời gian và trong miền tần số. Ngoài ra, nó được tóm tắt như thế nào điều khiển PID có thể được thực hiện trong các hệ thống mà không có mô hình toán học.

Một số định nghĩa cần phải được giải quyết trước khi tiến hành giai đoạn thiết kế. Thiết kế hệ thống điều khiển bao gồm ba bước:

1. Xác định hệ thống nên làm gì và cách thực hiện (tiêu chí thiết kế). 
2. Xác định cách cấu trúc bộ điều khiển sẽ được kết nối với hệ thống điều khiển. 
3. Xác định thông số bộ điều khiển theo mục tiêu thiết kế.

1. Tiêu chí thiết kế: Các tiêu chí thiết kế khác nhau từ ứng dụng đến ứng dụng và thường bao gồm các phần liên quan đến độ ổn định tương đối, lỗi trạng thái ổn định, đáp ứng thoáng qua và phản hồi tần số. Thiết kế của các hệ thống điều khiển tuyến tính có thể được thực hiện trong miền tần số của múi giờ. Ví dụ, lỗi trạng thái ổn định thường được định nghĩa là bước đơn vị, đầu vào đường nối-đến-parabol. Một số tiêu chí thiết kế có thể dễ dàng đánh giá trong khoảng thời gian. Các tiêu chí được xác định cho đầu vào đơn vị đầu vào như mức vượt qua tối đa, thời gian tăng và thời gian giải quyết thường được sử dụng trong thiết kế miền thời gian. Độ ổn định tương đối được đo bằng độ lớn như chia sẻ lợi ích, chia sẻ pha và đỉnh cộng hưởng. Loại tiêu chí miền tần số này được sử dụng cùng với biểu đồ Bode, locus cực, đường cong pha biên độ và bộ bắt cóc Nichols.

Các phương thức như Bode, Nyquist, đường cong biên độ và từ viết tắt của Nichols không cần chi tiết trong bản vẽ các hệ thống tuyến tính. Do đó, các hệ thống bậc cao có thể được thiết kế thậm chí bằng cách sử dụng các tiêu chí của miền tần số như là chia sẻ lợi ích, chia sẻ giai đoạn, đỉnh cộng hưởng. Mặt khác, thời gian tăng, thời gian trì hoãn, thời gian giải quyết, vượt qua vv trong vùng định nghĩa thời gian. có thể được thiết kế chỉ trong các hệ thống thứ tự thứ hai và có thể được ước lượng theo hệ thống thứ tự thứ hai.

2. Cấu kiện bộ điều khiển

Hình-1. Kiểm soát động lực hệ thống

Đáp ứng cấp độ đơn vị và tiêu chí múi giờ

Trạng thái thoáng qua, như đã đề cập trước đó, được định nghĩa là một phần của phản ứng hệ thống tiến bộ khi thời gian tiến triển. Biên độ và thời gian đáp ứng tức thời trong hệ thống điều khiển phải được giữ dưới giới hạn có thể gập lại.

Việc đánh giá đáp ứng thoáng qua trong các hệ thống điều khiển tuyến tính thường được thực hiện bằng cách tận dụng phản ứng bước đơn vị (t) của chúng tôi. Đáp ứng bước của hệ thống điều khiển được gọi là đáp ứng bước đơn vị. Hình 3 cho thấy một phản ứng bước đơn vị ví dụ của một hệ thống điều khiển tuyến tính.

Thiết kế bộ điều khiển PID: Trong các cuộc thảo luận trước, người ta thấy rằng điều khiển PD làm cho hệ thống suy yếu nhưng hệ thống không ảnh hưởng đến trạng thái trạng thái dừng. Mặt khác, bộ điều khiển PI cho biết nó có độ ổn định tương đối và đồng thời sửa lỗi trạng thái ổn định, nhưng thời gian tăng đã tăng lên. Những kết quả này dẫn chúng ta sử dụng điều khiển PID, cho phép chúng ta tận dụng lợi thế của các khía cạnh tốt của bộ điều khiển PI và PD.

Thiết kế tài nguyên với Bộ điều khiển PID PI; Thiết kế với bộ điều khiển PID PI

Tải xuống tệp LINK danh sách (ở định dạng TXT) link-4354.zip mật khẩu-pass: 320volt.com