微分比例積分コントローラーは、自動化されたシステムにインストールされ、変更可能な特定のパラメーターを維持するデバイスです。
一見、すべてが混乱しますが、PID制御はダミーについても説明できます。電子システムやデバイスにあまり詳しくない人。
PIDコントローラーとは何ですか？
PIDコントローラーは、必須のフィードバックを備えた制御ループに組み込まれたデバイスです。気温などの設定値の設定レベルを維持するように設計されています。
デバイスは、センサーまたはセンサーから受信したデータに基づいて、制御または出力信号を制御デバイスに供給します。コントローラーは、一時的なプロセスの精度とタスクの品質が高くなっています。
PIDコントローラーの3つの係数と動作原理
PIDコントローラーの役割は、制御変数を特定のレベルに維持するために必要な電力量の出力信号を提供することです。指標を計算するために、比例、積分、微分の3つの係数を含む複雑な数式が使用されます。
規制の対象として、蒸気でバルブの開放度を調整することにより、温度を一定のレベルに維持する必要がある水を入れた容器を取り上げましょう。
比例成分は、入力データとの不一致の瞬間に現れます。簡単に言うと、実際の温度と目的の温度の差を取り、調整可能な係数を掛けて出力信号を取得し、それをバルブに適用する必要があります。それらの。度が下がるとすぐに、加熱プロセスが開始され、目的のマークを超えて上昇します-それはオフになるか、さらには冷却されます。
次に、環境の影響や、特定のレベルに温度を維持する上でのその他の不穏な影響を補正するように設計された一体型コンポーネントがあります。制御されるデバイスに影響を与える追加の要因が常にあるため、比例成分を計算するためにデータが受信されるまでに、数値はすでに変化しています。また、外部からの影響が大きいほど、インジケーターの変動が大きくなります。電力サージが発生します。
積分コンポーネントは、過去の温度値に基づいて、変更された場合にその値を返そうとします。このプロセスについては、以下のビデオで詳しく説明しています。
次に、係数に応じてレギュレータの出力信号が適用され、温度が増減します。時間の経過とともに、外部要因を補正する値が選択され、ジャンプが消えます。
積分は、静的誤差を計算することによって誤差を排除するために使用されます。このプロセスの主な目的は、正しい係数を選択することです。そうしないと、誤差（不一致）も積分成分に影響します。
PIDの3番目のコンポーネントは、微分器です。これは、システムへの影響とフィードバックの間に発生する遅延の影響を補償するように設計されています。比例コントローラは、温度が目的のレベルに達するまで電力を供給しますが、特に大きな値で情報がデバイスに渡されると、常にエラーが発生します。これは過熱につながる可能性があります。ディファレンシャルは、遅延や環境の影響による偏差を予測し、事前に供給電力を削減します。
PIDコントローラーの調整
PIDコントローラーの調整は、次の2つの方法で実行されます。
- 合成とは、システムのモデルに基づいてパラメーターを計算することを意味します。この設定は正確ですが、自動制御の理論に関する深い知識が必要です。エンジニアと科学者のみが対象です。消費特性を取り除いて、たくさんの計算をする必要があるので。
- 手動による方法は試行錯誤に基づいています。これを行うために、すでに完成したシステムのデータが基礎として使用され、レギュレーターの1つ以上の係数にいくつかの調整が行われます。電源を入れて最終結果を観察した後、パラメータを正しい方向に変更します。そして、望ましいレベルのパフォーマンスに達するまで続けます。
分析と調整の理論的な方法が実際に使用されることはめったにありません。これは、制御オブジェクトの特性を知らないことと、考えられる多くの妨害的な影響が原因です。システムの監視に基づく実験方法がより一般的です。
最新の自動化プロセスは、レギュレーターの係数を調整するためのプログラムの制御下にある特殊なモジュールとして実装されています。
PIDコントローラーの目的
PIDコントローラーは、自動制御バルブなどのアクチュエーターの制御動作を変更することにより、温度、圧力、タンク内のレベル、パイプライン内の流れ、何かの濃度など、必要なレベルで特定の値を維持するように設計されています。その設定に比例、積分、微分量を使用します。
使用の目的は、大規模な産業や発電所の原子炉さえも制御できる正確な制御信号を取得することです。
温度制御例
多くの場合、PIDコントローラーは温度を制御するために使用されます。タンク内の水を加熱する簡単な例を取り上げて、この自動プロセスについて考えてみましょう。
液体が容器に注がれ、それは所望の温度に加熱され、所与のレベルに維持されなければならない。タンク内に温度センサーが設置されています- 熱電対 また 測温抵抗体 PIDコントローラーに直接接続されています。
液体を加熱するために、下図のように自動制御弁で蒸気を供給します。バルブ自体はレギュレーターから信号を受け取ります。オペレーターはPIDコントローラーに温度設定値を入力します。これはタンク内で維持する必要があります。
コントローラの係数が正しく設定されていないと、バルブが全開または全閉の状態で水温が急上昇します。この場合、PIDコントローラー係数を計算して再入力する必要があります。すべてが正しく行われると、短時間でシステムがプロセスを均一にし、タンク内の温度が所定のレベルに維持され、コントロールバルブの開放度が中間の位置になります。
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