Pengendali proporsional-integral diferensial adalah perangkat yang dipasang dalam sistem otomatis untuk mempertahankan parameter tertentu yang dapat berubah.
Sekilas, semuanya membingungkan, tetapi kontrol PID juga dapat dijelaskan untuk boneka, mis. orang yang tidak begitu akrab dengan sistem dan perangkat elektronik.
Isi
Apa itu pengontrol PID?
Kontroler PID adalah perangkat yang dibangun ke dalam loop kontrol dengan umpan balik wajib. Ini dirancang untuk mempertahankan tingkat setpoint yang disetel, seperti suhu udara.
Perangkat memasok sinyal kontrol atau output ke perangkat kontrol, berdasarkan data yang diterima dari sensor atau sensor. Pengendali memiliki tingkat akurasi proses transien dan kualitas tugas yang tinggi.
Tiga koefisien pengontrol PID dan prinsip operasi
Tugas pengontrol PID adalah memberikan sinyal keluaran dari jumlah daya yang diperlukan untuk mempertahankan variabel yang dikendalikan pada tingkat tertentu. Untuk menghitung indikator, rumus matematika kompleks digunakan, yang mencakup 3 koefisien - proporsional, integral, diferensial.
Mari kita ambil sebagai objek pengaturan wadah dengan air, di mana perlu untuk mempertahankan suhu pada tingkat tertentu dengan menyesuaikan tingkat pembukaan katup dengan uap.
Komponen proporsional muncul pada saat ketidaksepakatan dengan data input. Dengan kata sederhana, kedengarannya seperti ini - perbedaan antara suhu aktual dan suhu yang diinginkan diambil, dikalikan dengan koefisien yang dapat disesuaikan dan sinyal keluaran diperoleh, yang harus diterapkan ke katup. Itu. segera setelah derajat turun, proses pemanasan dimulai, mereka naik di atas tanda yang diinginkan - mati atau bahkan mendingin.
Kemudian muncul komponen integral, yang dirancang untuk mengimbangi dampak lingkungan atau pengaruh mengganggu lainnya dalam menjaga suhu kita pada tingkat tertentu. Karena selalu ada faktor tambahan yang mempengaruhi perangkat yang dikendalikan, angkanya sudah berubah pada saat data diterima untuk menghitung komponen proporsional. Dan semakin besar pengaruh eksternal, semakin kuat fluktuasi indikator yang terjadi. Terjadi lonjakan listrik.
Komponen integral mencoba, berdasarkan nilai suhu masa lalu, untuk mengembalikan nilainya jika telah berubah. Prosesnya dijelaskan secara lebih rinci dalam video di bawah ini.
Dan kemudian sinyal keluaran regulator, sesuai dengan koefisien, diterapkan untuk menaikkan atau menurunkan suhu. Seiring waktu, nilai yang mengkompensasi faktor eksternal dipilih, dan lompatan menghilang.
Integral digunakan untuk menghilangkan kesalahan dengan menghitung kesalahan statis. Hal utama dalam proses ini adalah memilih koefisien yang benar, jika tidak kesalahan (mismatch) juga akan mempengaruhi komponen integral.
Komponen ketiga dari PID adalah pembeda. Ini dirancang untuk mengkompensasi pengaruh penundaan yang terjadi antara dampak pada sistem dan umpan balik. Pengontrol proporsional memasok daya hingga suhu mencapai tingkat yang diinginkan, tetapi ketika informasi diteruskan ke perangkat, terutama pada nilai yang besar, kesalahan selalu terjadi. Ini dapat menyebabkan panas berlebih. Diferensial memprediksi penyimpangan yang disebabkan oleh penundaan atau pengaruh lingkungan dan mengurangi daya yang disuplai sebelumnya.
Penyetelan pengontrol PID
Penyetelan pengontrol PID dilakukan dengan 2 metode:
- Sintesis menyiratkan perhitungan parameter berdasarkan model sistem. Pengaturan ini akurat, tetapi membutuhkan pengetahuan mendalam tentang teori kontrol otomatis. Itu hanya tunduk pada insinyur dan ilmuwan. Karena itu perlu untuk menghapus karakteristik konsumsi dan membuat banyak perhitungan.
- Metode manual didasarkan pada trial and error. Untuk melakukan ini, data dari sistem yang sudah jadi diambil sebagai dasar, beberapa penyesuaian dilakukan pada satu atau lebih koefisien regulator. Setelah menyalakan dan mengamati hasil akhir, parameter diubah ke arah yang benar. Begitu seterusnya hingga tercapai tingkat kinerja yang diinginkan.
Metode teoretis analisis dan penyetelan jarang digunakan dalam praktik, karena ketidaktahuan tentang karakteristik objek kontrol dan banyak kemungkinan pengaruh yang mengganggu. Metode eksperimental berdasarkan pemantauan sistem lebih umum.
Proses otomatis modern diimplementasikan sebagai modul khusus di bawah kendali program untuk menyesuaikan koefisien regulator.
Tujuan pengontrol PID
Pengontrol PID dirancang untuk mempertahankan nilai tertentu pada tingkat yang diperlukan - suhu, tekanan, tingkat dalam tangki, aliran dalam pipa, konsentrasi sesuatu, dll., Dengan mengubah tindakan kontrol pada aktuator, seperti katup kontrol otomatis, menggunakan proporsional , mengintegrasikan, membedakan jumlah untuk pengaturannya.
Tujuan penggunaannya adalah untuk mendapatkan sinyal kendali yang akurat yang mampu mengendalikan industri besar bahkan reaktor pembangkit listrik.
Contoh kontrol suhu
Seringkali pengontrol PID digunakan untuk mengontrol suhu, mari kita ambil contoh sederhana memanaskan air dalam tangki dan pertimbangkan proses otomatis ini.
Cairan dituangkan ke dalam wadah, yang harus dipanaskan sampai suhu yang diinginkan dan dipertahankan pada tingkat tertentu. Sensor suhu dipasang di dalam tangki - termokopel atau termometer resistansi dan terhubung langsung ke pengontrol PID.
Untuk memanaskan cairan, kami akan memasok uap, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, dengan katup kontrol otomatis. Katup itu sendiri menerima sinyal dari regulator.Operator memasukkan nilai setpoint suhu di pengontrol PID, yang harus dipertahankan di dalam tangki.
Jika koefisien pengontrol tidak diatur dengan benar, lonjakan suhu air akan terjadi, dengan katup terbuka penuh atau tertutup penuh. Dalam hal ini, perlu untuk menghitung koefisien pengontrol PID dan memasukkannya kembali. Jika semuanya dilakukan dengan benar, setelah waktu yang singkat sistem akan meratakan proses dan suhu di dalam tangki akan dipertahankan pada tingkat tertentu, sedangkan derajat pembukaan katup kontrol akan berada di posisi tengah.
Artikel serupa:
