Regulator PID
Struktury, parametry, dobór nastaw
Seminarium dyplomowe
Marcin Skóra
IV rok, AiR – ARK, PWr
18.11.2010
Zadania automatyki
●
Akwizycja danych pomiarowych
●
(Zdalny) monitoring pracy urządzeń
●
Sterowanie procesem / obiektem
●
...
Sterowanie
Rodzaje sterowań:
●
w układzie otwartym
●
w układzie zamkniętym (regulacja)
Rodzaje regulacji
●
z dodatnią pętlą sprzężenia zwrotnego
●
z ujemną pętlą sprzężenia zwrotnego
Rodzaje regulatorów
●
dwustawne
●
trójstawne
●
regulatory PID
●
rozmyte
●
do silników krokowych
●
itd.
Regulator PID
●
Działa w pętli ujemnego sprzężenia
zwrotnego
●
Operuje na sygnale uchybu
●
Struktura liniowa
●
Rysunek UAR
Człony regulatora
●
P - proporcjonalny
●
I - całkujący
●
D - różniczkujący
●
D
real
- różniczkujący rzeczywisty
Modyfikacja struktury
●
Nasycenie / ograniczenie całkowania
●
Ograniczenie szybkości narostu odpowiedzi
●
Wyjście 2/3 stawne
●
Strefa nieczułości na wejściu
●
Rozbudowa struktury wewnętrznej regulatora
●
itd.
Struktury klasyczne
Regulator działa tylko na uchybie
●
PID – ISA
●
PID – IND
Modyfikacja struktury
●
np. struktura szeregowa z interakcją
Algorytmy – zalety, wady
●
P
●
PI
●
PD
●
PID
Parametry nastaw regulatora
●
STABILNOŚĆ
Wskaźniki jakości bezpośrednie:
●
Obecność przeregulowania, oscylacji
●
Czas regulacji
●
Dokładność statyczna
●
Czas narostu odpowiedzi
Dobór nastaw
●
Właściwe wytyczne, np. brak oscylacji albo
dopuszczenie przeregulowania
●
Użyteczne są wskaźniki jakości:
bezpośrednie, całkowe
Kryteria całkowe
●
Brak przeregulowań – stosujemy
●
Oscylacje do 35% →
●
Oscylacje do 10% →
●
Przebieg aperiodyczny →
●
Krótki czas regulacji →
I
E
=
∫
e tdt
I
SE
=
∫
e
2
t dt
I
IAE
=∫
∣
e t
∣
dt
I
ITAE
=∫
t
∣
e t
∣
dt
I
ISTAE
=∫
t
2
∣
e t
∣
dt
Metody doboru nastaw
●
I metoda Zieglera-Nicholsa
●
II metoda Z.-N.
●
adaptacyjne
●
●
Blok NCD
●
●
Inne
+ poprawki ręczne
ZN – cykl graniczny
ZN – odp. skokowa
ZN – odp. skokowa 2
Blok NCD
Inne
●
Optymalizacja własnego wskaźnika regulacji
●
Metody samonastrajania w regulatorach
przemysłowych (np. SIPART)
●
●
Poprawki „ręczne” (ZN)
●
Ograniczenia
regulator PID nie radzi sobie, gdy
●
duże opóźnienia
●
Obiekt astatyczny rzędu >=2
●
itp.
Realizacje
●
Blok CPU / karta rozszerzeń w PLC
●
Blok programowy dla uC / DSP
●
Dedykowane układy (Re-19)
●
(symulacje)
●
Układ analogowy
Warto zajrzeć
●
Greblicki W., Podstawy automatyki,
Własne notatki z przedmiotów:
●
Podstawy automatyki
●
Urządzenia obiektowe automatyki
●
Sterowniki i regulatory
●
Sterowanie procesami ciągłymi
●
Komp. wsp. proj. systemów regulacji
Regulator PID
Struktury, parametry, dobór nastaw
Seminarium dyplomowe
Marcin Skóra
IV rok, AiR – ARK, PWr
18.11.2010