SOLENOID I REGULATOR PID

Solenoidem PRISM 2 kieruje najnowocześniejszy zespół obwodów elektrycznych pętli sprzężenia zwrotnego, sterowany regulatorem PID. Regulator PID dokonuje obliczeń na podstawie wartości uchybu. Oblicza wartość uchybu jako różnicę pomiędzy zmierzoną wartością zmiennej procesowej (ilością tlenu w pętli) a pożądaną wartością zadaną (wartością zadaną O2). Uwzględnia również historię tego, co miało miejsce wcześniej i przewiduje, co może wystąpić w przyszłości, stale odpowiednio dostosowując algorytmy. Regulator PID nazywany jest również „regulatorem trójczłonowym”, gdzie P z języka angielskiego oznacza proporcjonalny, I – całkujący, a D – różniczkujący.

Znanym przykładem pętli sterowania jest czynność, która ma miejsce podczas regulacji ciepłej i zimnej wody w kranie dwuzaworowym w celu utrzymania pożądanej temperatury. Zazwyczaj polega na mieszaniu dwóch strumieni, wody ciepłej i zimnej. Osoba dotyka wody, aby wyczuć lub ocenić jej temperaturę. Na podstawie tej informacji zwrotnej przeprowadzana jest czynność kontrolna w celu regulacji zaworu ciepłej i zimnej wody, aż temperatura procesu ustabilizuje się na pożądanym poziomie.

Wyczuwana temperatura wody to zmienna procesowa lub wartość procesowa. Pożądana temperatura to wartość zadana. Wejście regulowanego procesu (położenie zaworu) to zmienna. Natomiast różnica między pomiarem temperatury a wartością zadaną to uchyb, który określa ilościowo, czy woda jest zbyt gorąca czy zbyt zimna oraz o ile.

Po zmierzeniu temperatury, a następnie wyliczeniu uchybu, regulator decyduje, kiedy zmienić pozycję kranu i o ile. Po włączeniu regulator może obrócić zawór z gorącą wodą tylko nieznacznie, gdy pożądana jest ciepła woda, ale też do końca, jeśli pożądana jest woda bardzo gorąca. Jest to przykład prostego sterowania proporcjonalnego. W przypadku, gdy gorąca woda nie wypłynie wystarczająco szybko, regulator może spróbować przyspieszyć proces, otwierając zawór gorącej wody coraz bardziej w miarę upływu czasu. Jest to przykład sterowania całkującego.

Dokonanie za bardzo dużej zmiany przy małym uchybie doprowadzi do zbyt wysokiej wartości i przeregulowania. Gdyby regulator wielokrotnie dokonywał zmian, które byłyby zbyt duże, jak również wielokrotnie przekraczałby wartość docelową, wartość wyjściowa oscylowałaby wokół wartości zadanej w sinusoidzie stałej, rosnącej albo malejącej. Jeśli oscylacje zwiększają się wraz z upływem czasu, system jest niestabilny, natomiast jeśli maleją, system jest stabilny. Jeśli oscylacje pozostają na stałym poziomie, system jest względnie stabilny.

W celu osiągnięcia stopniowej zbieżności w pożądanej temperaturze regulator może starać się przytłumić przewidywane przyszłe oscylacje. Aby więc skompensować ten efekt, regulator może zdecydować o złagodzeniu regulacji. Będzie to różniczkująca metoda sterowania.

Jeśli regulator rozpoczyna pracę od stanu stabilnego przy uchybie zerowym, wówczas dalsze zmiany wprowadzone przez regulator będą odpowiedzią na zmiany w innych zmierzonych lub niezmierzonych wartościach wejściowych do procesu, które mają wpływ na proces, a tym samym na zmienną procesową.

Zmienne, które wpływają na proces inny niż zmienna sterowana nazywają się zakłóceniami. Zazwyczaj regulatory służą do odrzucania zakłóceń i/lub wprowadzania zmian wartości zadanej. Zmiany temperatury wody zasilającej stanowią zakłócenie procesu sterowania temperaturą kranu.

Teoretycznie regulator PID może być używany do sterowania dowolnym procesem, który ma mierzalną wartość wyjściową, znaną idealną wartość dla tej wartość wyjściowej i wartość wejściową do procesu, która będzie miała wpływ na odpowiednią wartość procesową. Regulatory PID są używane w przemyśle do regulacji temperatury, ciśnienia, natężenia przepływu, składu chemicznego, prędkości i praktycznie każdej innej zmiennej, dla której istnieje pomiar.

 

page29image17107584

*Źródło: Wikipedia