Comment effectuer le travail de contrôleurs de PID : Application et théorie

Quel est un contrôleur de PID ?

Un contrôleur de PID (dérivé intégral proportionnel) est un instrument commun utilisé dans des applications industrielles de commande. Un contrôleur de PID peut être employé pour le règlement de la vitesse, de la température, de l'écoulement, de la pression et d'autres variables de processus. Des contrôleurs de PID montés par champ peuvent être placés près de la sonde ou du dispositif réglementaire de commande et être surveillés centralement en utilisant un système de SCADA.

Exemple : Commande de température en utilisant un contrôleur de Digital PID

Une application typique de contrôleur de température de PID pourrait être de changer sans interruption un régulateur qui peut changer une température de processus. Ceci peut être un dispositif de changement pulsé pour les réchauffeurs électriques ou en s'ouvrant et fermeture un clapet à gaz. Un contrôleur de température de la chaleur seulement PID emploie une action renversée de rendement, c.-à-d. plus est mis sous tension quand la température est au-dessous du setpoint et de moins de puissance quand au-dessus de. La commande de PID pour des applications d'injection et d'extrusion utilisent souvent les sorties de refroidissement additionnelles de commande et exigent habituellement les contrôleurs multiples.

Un contrôleur de PID (parfois appelé un contrôleur de trois limites) lit le signal de sonde, normalement d'un thermocouple ou d'un RTD, et des convertis la mesure aux degrés C. d'unités de technologie par exemple. Il soustrait alors la mesure d'un setpoint désiré pour déterminer une erreur.

L'erreur est agie au moment par les trois (P, I et D) limites simultanément :

Théorie de contrôleur de PID

La section suivante examine la théorie de contrôleur de PID et fournit davantage d'explication de la question « comment effectuer le travail de contrôleurs de PID ».

Proportionnel (gain)

L'erreur est multipliée par (pour le contraire) une constante proportionnelle négative P, et ajoutée au rendement courant. P représente l'excédent de bande qui un résultat de contrôleur est proportionnel à l'erreur du système. Par exemple pour un réchauffeur, un contrôleur avec une bande proportionnelle de 10 deg. C et un setpoint de 100 deg. C auraient un résultat de 100% jusqu'à 90 deg. C, 50% à 95 deg. C et 10% à 99 deg. C. Si la température dépasse la valeur de setpoint, la puissance de chauffage serait réduction plus loin. Seulement la commande proportionnelle peut fournir une température de processus stable mais il y aura toujours une erreur entre le setpoint exigé et la température de processus réelle.

Intégrale (remise)

L'erreur est intégrée (fait la moyenne) sur une certaine période de temps, et puis multipliée par une constante I, et ajoutée au rendement courant de commande. I représente l'erreur d'état d'équilibre du système et éliminera le setpoint/erreurs mesurées de valeur. Pour beaucoup d'applications proportionnelles + commande intégrale être satisfaisant avec la bonne stabilité et au setpoint désiré.

Dérivé (taux)

Le taux de changement de l'erreur est calculé en ce qui concerne le temps, multiplié par un autre D constant, et ajouté au rendement. Le terme dérivé est employé pour déterminer la réponse d'un contrôleur à un changement ou à une perturbation de la température de processus (par exemple ouvrant une porte de four). Plus la limite dérivée est grande, plus le contrôleur répondra aux changements de la valeur de processus plus rapidement.

Accord des limites de contrôleur de PID

Les limites de P, d'I et de D doivent « être accordées » pour convenir à la dynamique du processus étant commandé. Les limites l'unes des décrites ci-dessus peuvent rendre le processus instable, ou très lent pour commander, sinon correctement réglé. De nos jours la commande de température employant les contrôleurs numériques de PID ont automatique automobile-accordent des fonctions. Pendant automobile-accorder la période où le contrôleur de PID commande la puissance au processus et mesure le taux de changement, la dépasser et temps de réponse de l'usine. Ceci est souvent basé sur la méthode de Zeigler-Nichols de calculer des valeurs de limite de contrôleur. Une fois automobile-accorder la période est accompli le P, I et valeurs d sont stockés et employés par le contrôleur de PID.