PID denetleyici açıklaması


9

PID denetleyicisini basit sözcüklerle açıklayan bir metin bulamadım. O türev ve oransal kazanç vb ayrılmaz hesaplar, ama ben bilmek gerekir: Ben teoriyi bilmek gerçekliğin her fonksiyonun çıkışı ve işlevlerin her kombinasyonu ne.

Örneğin, orantılı ile başlayarak: kaydedilen hata ile orantılı bir giriş gönderir. Hata 5 V ise,125 Vazaltmak için? veya155 V? veya155 Vya da ne? Anlamıyorum.

Türev gelince, belirli bir zaman boyunca türevi izler mi? Sonra ne yapar? Ayrıca, başlangıçta bir gürültü / rahatsızlık varsa, bu nedenle PID kontrol cihazının karşılaştırmak için normal kullanım oranları olmayacaktır? İntegral ile aynı. Beni iyi bir kaynağa yönlendirebilir veya açıklayabilir misiniz lütfen?

Yanıtlar:


11

Çoğu insanın her gün kullandığı bir PID işlevi, bir araba veya bisiklet yönlendirmek için el-göz koordinasyonudur. Gözleriniz girdi, direksiyon simidinin / tutma çubuklarının açısı çıktıdır. Ayar noktası genellikle şeridinizin merkezidir (bir geyik atlayana veya bir köpek sizi kovalayana kadar). Bu görevi gerçekleştirirken


zihniniz sürekli olarak 3 farklı faktörü göz önünde bulundurmalıdır . Her faktöre verdiği önem, PID dünyasında "ayarlama" adı verilen geçmiş deneyime dayanmaktadır.

Orantılı: "Ben şeridin merkezinden çok uzaktayım, o yöne dönmeliyim."
Doğal olarak, daha uzaktaysam çok yakın olduğumdan daha keskin bir dönüş yapmak istiyorum. Bu, şeridimin merkezine zamanında geri dönmemi sağlayacak.

Türev: "Tekerleği / tutma çubuklarını bu yönde çekmem daha iyi olur, yoksa aşırı düzeltirim, yuvarlarım ve çarparım."
Olukta olabilirsiniz, ancak sürüş deneyiminiz, keskin bir şekilde dönerseniz, şeylerin çok hızlı bir şekilde değişeceğini ve ayar noktanızı vurmaktan ve gelen trafiğe girmekten kaçınmak için keskinleşmeyi azaltmanız gerektiğini öğretir.

İntegral: "Rüzgar beni yolun kenarına doğru itmeye devam ediyor ve kaba kalmak için ona doğru dönmeliyim" Şeridin
merkezine oldukça yakınsınız, ama tam olarak istediğiniz yerde değilsiniz. Orantılı küçük çünkü çok yakınsınız ve Türev küçük çünkü çok hızlı değişmiyorsunuz. İntegral devreye giren ve "Hey, şimdi çok fazla kapalı olmadığımızı biliyorum, ama oldukça uzun bir süredir kapalıyız; rüzgara dönüştük, böylece ayar noktasını tutabilelim."

PID'ler mükemmel değil ve direksiyon yetenekleriniz aslında standart bir PID'den biraz daha iyi. Rüzgar kaybolduğunda (bilinmeyen bir nedenden dolayı) integral teriminizi sıfırladığınızı ve rüzgarın geri gelmesini beklerken karşıt trafiğe gitmediğini anlayacak kadar zekisiniz. İnsanlar aynı zamanda ivme ve fizik gibi diğer girdileri göz önünde bulundurarak çalışma sırasında kendi kendine ayarlarken, çoğu makine / bilgisayar şu anda bunu yapamaz.


Teşekkürler güzel açıklama. Özetlemek gerekirse, orantılı düzeltme ideal olacaktır, ancak bu dezavantajlara sahiptir: ataletle baş edemez, dış seslerle baş edemez. Bu yüzden ataletle başa çıkmak için D'ye ve gürültülerle başa çıkmak için I'ye ihtiyacımız var. Bu iyi bir özet mi? Bir şey özledim mi?
ergon

Oraya ulaşmak için uzun zamanınız olduğunda orantılı çalışır. Sadece sönümlü olarak ayarlayın ve iyi çalışır. İntegral, yakın olduğumuzda ama tam olarak orada olmadığımızda gerçek ayar noktamıza ulaşmamızı sağlar. Türev, ayar noktamıza hızla ulaşmak istediğimizde çok önemlidir. Oransal, aşımı azaltmak için Türev kullanılandan daha agresif olarak ayarlanır; sadece atalete karşı koymakla kalmaz, aynı zamanda çıkışa da karşı koyar (direksiyonun açısı).
ericnutsch

PID sistemi @ergon bilmiyor. Bu PID güzelliği değil, aynı zamanda en büyük başarısızlık. Bir şey öngöremez, sadece tepki verebilir. Derivate, nasıl ölçüldüğünden dolayı genellikle gürültülü olduğundan pratikte biraz zordur. Esas olarak büyük P değerlerini dengeler.
joojaa

9

Sezgisel olarak aşağıdaki açıklamanın yararlı olduğunu gördüm.

Tartışma uğruna, sistemimizin bir kovayı bir musluktan su içinde bir delikle doldurduğunu varsayalım. Kovadaki suyun derinliğini ölçüyoruz ve suyun akış hızını bir musluk ile kontrol ediyoruz. Kepçeyi olabildiğince çabuk doldurmak istiyoruz ancak taşmasını istemiyoruz.

Oransal eleman bu kova, belirli bir zamanda ne kadar dolu yararlı bir ölçüdür bu durumda, kova suyun yüksekliği doğrusal ölçüsüdür ama bize o zaman biz bunu dolduruyor ne kadar hızlı hakkında hiçbir şey anlatır Dolu olduğuna dikkat edin, musluğu kapatmak için çok geç olabilir veya çok yavaş doldurursak, su delikten dolduğundan daha hızlı sızar ve asla tam olarak dolmaz.

Kağıt üzerinde bu ses kendi başına yeterli olmalı ve bazı durumlarda bu, sistemin kendiliğinden kararsız olduğunda (ters sarkaç veya savaş uçağı gibi) ve hatayı ve girdi alma etkisi, dış gürültünün neden olduğu bozulmalara kıyasla yavaştır.

Türev elemanı su seviyesinin gösterdiği değişimin hızı. Bu özellikle kovayı olabildiğince çabuk doldurmak istediğimizde kullanışlıdır, örneğin musluğu hızlı bir şekilde doldurmak için başlangıçta gidebildiği kadar açabiliriz, ancak seviye üste yaklaştığında biraz kapatırız. biraz daha hassas olabilir ve fazla doldurmaz.

Ayrılmaz parçası suyun toplam hacmi kova ilave edilir. Kovanın düz kenarları varsa, bu, su akışıyla orantılı bir oranda dolduğu için önemli değildir, ancak kova konik veya kavisli kenarlara sahipse, içindeki su hacminin, su seviyesi değişir. Daha genel olarak, bu zamanla biriken bir integraldir, bu nedenle P ve D elemanları yeterince düzeltmiyorsa, örneğin kovayı yarı dolu tutarak daha büyük bir tepki uygular.

Buna bakmanın bir başka yolu, integralin zaman içindeki kümülatif hatanın bir ölçüsü olması ve kontrol stratejisinin amaçlanan sonuca ulaşmada ne kadar etkili olduğunu ve sistemin gerçekten nasıl davrandığına bağlı olarak girdiyi değiştirebildiğinin etkili bir şekilde kontrol edilmesidir. belirli bir süre sonrası.

Özet olarak:

P (oransal) elemanı kontrol etmek istediğiniz değişkenle orantılıdır (basit bir termostat gibi)

D (türev) elemanı bu değişkenin değişim oranı ile orantılıdır

(yekpare) eleman anlamak belki de en zordur ama ilişkindir miktar K parametresi, tipik olarak, bu gibi ses, kütle, yük, enerji gibi bir kümülatif miktar olacak ölçme olduğu


İnanılmaz cevap, her yerde bulduğum en iyi açıklama. Ancak 2 soru daha var: 1. Parametreler nasıl ayarlanır? Otomatik mi yoksa başka türlü mi? Sadece bir parametre olsaydı, belirsiz bir şekilde nasıl yukarı veya aşağı sürüklenebileceğini görüyorum, örneğin algoritmik olarak, sonunda kararlı bir değere ulaşıyor. 2. Bir bakıma, bu değerin kendisi, eğer çevrenin doğası değişecekse, bir PID sistemine ihtiyaç duyulmasına yol açar. Örneğin, kova veya musluk değiştirilecekse, parametreler en verimli şekilde ayarlamak için nasıl yapılabilir? Umarım bu çok fazla sormaz, belki de bir ya da iki soruyu garanti eder?
CL22

Parametreleri ayarlamak, sistemi ilk başta nasıl modellediğinize bağlıdır. Bunu matematiksel olarak sistem tepkisini frekansa göre modelleyen Laplace dönüşümleri ile yapabilirsiniz, yani kütle / yay / amortisör sistemi olarak değerlendirirsiniz. Ya da sadece gerçek kadranları ve düğmeleri ayarladığınız fiziksel bir sisteminiz olabilir. Pratikte, her ikisinden de biraz olabilir, matematiksel model size gerçek dünya davranışına tepki olarak ince ayar yaptığınız makul bir başlangıç ​​noktası verir.
Chris Johns

@ Uygulamada gerçek sistemlerin birçoğu, modelleme ile önceden bilinemeyen davranışlara sahiptir.
joojaa

4

PID denetleyicileri yanıtı ayarlamak için ayar parametrelerini kullanır.

PID kontrolü denkleminden:

resim açıklamasını buraya girin

Üç K-alt simge terimi ayar parametreleridir ve PID denetleyici çıkışının her terimi için bir tane vardır: orantılı, integral ve diferansiyel.

Yani, örneğin, + 5V hatası ve 0.3 Kp ile çıkış 1.5V olacaktır. Aynı şekilde integral ve diferansiyel terimler için.

Uygulamada, bu parametreler deneysel olarak belirlenir. Ziegler-Nichols (pdf) ayarlama yöntemi sektöründe çok popüler olarak kullanılan basit sezgisel bir yöntemdir.

Bugünlerde, kullanıma hazır PID denetleyicilerinin ve PLC işlevlerinin çoğunda yerleşik ayar vardır.

Umarım yardımcı olur!

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.