Mae rheolydd pid yn rhan allweddol o unrhyw system reoli. Rydych chi'n ei ddefnyddio i gadw'r broses yn agos at eich pwynt gosod trwy leihau'r gwall rhwng yr hyn rydych chi ei eisiau a'r hyn sy'n digwydd mewn gwirionedd. Pan fyddwch chi'n gosod targed, mae'r rheolydd yn addasu'r rheolaeth i arwain y broses. Mae diwydiannau'n dibynnu ar reolwyr pid ar gyfer tasgau fel tymheredd, symudiad a rheoli llif. Mewn gwirionedd, mae tua 95% o awtomeiddio diwydiannol yn defnyddio pid. Cyrhaeddodd y farchnad fyd-eang ar gyfer rheolwyr pid $2.3 biliwn yn 2023, gyda thwf cryf yn ddisgwyliedig. Rydych chi'n gweld pid ym mhopeth o reolydd modur dc i reolwyr modur DC Brwsio cymhleth. Mae'r dull Ziegler-Nichols yn eich helpu i diwnio'r rheolydd i gael y canlyniadau gorau, fel y dangosir yn y tabl isod.
Math o Reoli | Cynnydd Cyfrannol (P) | Amser Integrol (Ti) | Amser Deilliadol (Td) |
|---|---|---|---|
P | 0.5 × Kc | Dim | Dim |
PI | 0.45 × Kc | Cyfrifiadur / 1.2 | Dim |
PID | 0.60 × Kc | 0.5 × Pc | Cyfrifiadur / 8 |
Siop Cludfwyd Allweddol
Mae rheolyddion PID yn helpu i gadw pethau'n gyson. Maen nhw'n gwneud hyn drwy leihau'r bwlch rhwng yr hyn rydych chi ei eisiau a'r hyn rydych chi'n ei gael. Maen nhw'n defnyddio tair gweithred: cyfrannol, integrol, a deilliadol.
Mae gan bob rhan PID ei swydd ei hun. Mae cyfrannol yn gweithredu'n gyflym pan fydd gwall. Mae integryn yn trwsio gwallau sy'n para amser hir. Mae deilliad yn dyfalu beth fydd yn digwydd nesaf i atal mynd yn rhy bell.
Mae gwahanol fathau o reolwyr PID ar gyfer gwahanol swyddi. Mae rhai yn syml, fel rheolyddion P. Mae rheolyddion PID llawn yn ymdrin â thasgau anoddach. Mae mathau uwch yn rhoi rheolaeth hyd yn oed yn well pan fydd pethau'n newid.
Defnyddir rheolyddion PID mewn llawer o leoedd. Maent mewn ffatrïoedd, robotiaid, a systemau pŵer. Mae pobl yn eu defnyddio oherwydd eu bod yn ddibynadwy ac yn hawdd eu haddasu. Maent hefyd yn gweithio'n dda pan fydd pethau'n newid.
I gael y canlyniadau gorau, tiwniwch osodiadau PID yn ofalus. Newidiwch un gosodiad ar y tro. Gwyliwch sut mae'r system yn gweithredu. Defnyddiwch offer neu ddulliau fel Ziegler-Nichols i'ch helpu.
Hanfodion Rheolydd PID
Diffiniad
Mae rheolydd pid yn offeryn sy'n helpu i gadw pethau'n gyson. Mae'n gwirio'r gwahaniaeth rhwng yr hyn rydych chi ei eisiau a'r hyn sydd gennych chi. Yna, mae'n newid y rheolydd i wneud y gwahaniaeth hwn yn llai. Rydych chi'n ei ddefnyddio pan fyddwch chi eisiau i beiriant gadw cyflymder neu dymheredd penodol. Mae'r rheolydd yn defnyddio tair gweithred: cyfrannol, integrol, a deilliadol.
Mae rheolydd pid yn gweithio mewn dolen adborth. Mae'n mesur yr allbwn ac yn ei gymharu â'r pwynt gosod. Yna, mae'n newid y mewnbwn i ddod yn agosach at y targed. Mae hyn yn digwydd dro ar ôl tro. Mae'n helpu'r system i aros yn gyson a gweithio'n dda.
Mae ymchwilwyr wedi profi rheolyddion pid mewn llawer o sefyllfaoedd go iawn. Er enghraifft:
Creodd peirianwyr ffordd newydd o wirio a yw rheolydd pid yn ddibynadwy. Fe wnaethon nhw wylio sut roedd yn gweithio dros amser, hyd yn oed pan newidiodd pethau.
Mewn un prawf, roedd rheolydd pid yn rhedeg system hydrolig mewn awyren. Parhaodd i weithio'n dda, hyd yn oed wrth i rannau heneiddio.
Defnyddiodd prawf arall reolydd pid i gadw'r pwysau a'r llif yn gyson yn ystod lladd ffynnon. Dangosodd y gallai'r rheolydd ymdopi â swyddi anodd a newidiol.
Mae'r astudiaethau hyn yn dangos y gallwch ymddiried mewn rheolydd pid mewn llawer o systemau rheoli. Mae'n gweithio hyd yn oed mewn swyddi pwysig ac anodd.
Diben
Rydych chi'n defnyddio rheolydd pid i gadw proses yn agos at eich nod. Mae'n gweithio hyd yn oed pan fydd pethau o'i gwmpas yn newid. Y prif swydd yw gwneud y gwall rhwng y pwynt gosod a'r gwerth gwirioneddol mor fach â phosibl. Mae'r rheolydd yn gwneud hyn trwy newid y signal rheoli mewn ffordd glyfar. Mae'n defnyddio'r tair gweithred sydd wedi'u hadeiladu i mewn i'w ddyluniad.
Mae rheolyddion pid yn boblogaidd oherwydd eu bod yn gweithio mewn sawl lle ac yn hawdd eu defnyddio. Nid oes angen i chi wybod pob manylyn am y system. Rydych chi'n mesur yr allbwn ac yn dod o hyd i'r gwall. Mae'r rheolydd yn gwneud y gweddill. Mae hyn yn gwneud rheolyddion pid yn ddewis poblogaidd mewn diwydiant, gwyddoniaeth, a meysydd newydd fel nanotechnoleg.
Mae erthygl NI LabVIEW yn dweud bod rheolydd pid yn cadw pethau'n gyson. Mae bob amser yn gwirio'r allbwn, yn dod o hyd i'r gwall, ac yn gwneud newidiadau cyflym. Mae'r ffordd syml hon yn gweithio mewn llawer o systemau rheoli, o ffatrïoedd i labordai.
Mae astudiaethau'n dangos bod rheolyddion pid yn cael eu defnyddio mewn dros 90% o ddolenni rheoli diwydiannol. Maent yn helpu gyda phroblemau fel oedi, newidiadau sydyn, a therfynau offer. Canfu ymchwilwyr fod pob un o'r tair rhan o'r rheolydd pid yn helpu'r system i ymateb yn gyflym ac aros yn gyson. Mewn un astudiaeth, eglurodd rheolyddion pid y rhan fwyaf o newidiadau yn y ffordd y mae pobl a pheiriannau'n addasu. Mae hyn yn dangos pa mor ddefnyddiol ydynt.
Gallwch weld rheolyddion pid mewn sawl lle:
Cadw'r tymheredd yn gyson mewn adweithydd cemegol
Rheoli cyflymder modur mewn robot
Rheoli llif hylifau mewn ffatri
Mae rheolydd pid yn rhoi ffordd syml ond gref i chi ddylunio system reoli. Mae'n gweithio'n dda, hyd yn oed pan fydd pethau'n mynd yn anodd. Gallwch chi addasu'r rheolydd i gyd-fynd â'ch anghenion. Mae hyn yn ei wneud yn dda ar gyfer llawer o ddyluniadau.
Manteision Rheolydd PID | Disgrifiad |
|---|---|
Perfformiad Cadarn | Yn ymdrin â newidiadau a phroblemau'n dda |
Dylunio Syml | Hawdd i'w sefydlu a'i ddefnyddio mewn llawer o systemau |
Cais Aml | Yn gweithio mewn diwydiant, gwyddoniaeth a thechnoleg |
Rheolaeth Dibynadwy | Wedi'i brofi mewn profion a bywyd go iawn |
Sut mae PID yn Gweithio
Dolen Adborth
Rydych chi'n defnyddio dolen adborth i wneud i reolydd pid weithio. Mewn system dolen gaeedig, mae'r rheolydd bob amser yn gwirio'r broses. Mae'n cymharu'r allbwn â'r pwynt gosod. Os nad yw'r allbwn yn cyd-fynd â'r pwynt gosod, mae'r rheolydd yn defnyddio'r algorithm pid i newid y signal rheoli. Mae hyn yn cadw'r broses yn agos at eich nod.
Mae gan ddolen adborth dair prif gam:
Mesurwch allbwn y broses.
Cymharwch yr allbwn â'r pwynt gosod.
Defnyddiwch yr algorithm pid i addasu'r signal rheoli.
Mae dogfen dechnegol yn esbonio bod system dolen gaeedig yn gweithio trwy gymharu'r allbwn â'r pwynt gosod bob amser. Mae'r rheolydd pid yn defnyddio adborth i wneud newidiadau. Mae'r rheolydd yn defnyddio gweithredoedd cyfrannol, integrol, a deilliadol i greu ffactorau cywiro. Gallwch weld hyn mewn diagramau bloc ac enghreifftiau byd go iawn, fel rheolydd modur dc.
Mae'r ddolen adborth yn eich helpu i gadw'r broses yn gyson. Mae'r rheolydd yn addasu i newidiadau. Os yw'r broses yn symud, mae'r algorithm pid yn ei hadfer. Mae hyn yn gwneud y rheolydd pid yn rhan allweddol o unrhyw system reoli. Rydych chi'n dod o hyd i ddolenni adborth mewn sawl lle, fel rheolydd modur dc neu system rheoli tymheredd.
Cyfrifo Gwallau
Mae angen i chi wybod y gwall i ddefnyddio rheolydd pid. Y gwall yw'r gwahaniaeth rhwng y pwynt gosod ac allbwn y broses. Mae'r algorithm pid yn defnyddio'r gwall hwn i benderfynu sut i newid y signal rheoli.
Mae'r algorithm pid yn cyfrifo'r gwall fel:
error = set point - process outputYna mae'r rheolwr yn defnyddio tri therm:
Cyfrannol: yn ymateb i'r gwall cyfredol.
Integral: yn adio gwallau'r gorffennol at ei gilydd.
Deilliadol: yn rhagweld gwallau yn y dyfodol.
The algorithm pid yn cyfuno'r tri therm hyn i greu'r signal rheoli. Mae ymchwil academaidd yn dangos bod y model hwn yn gweithio'n dda. Gallwch ddefnyddio dulliau tiwnio, fel y dull Ziegler-Nichols, i osod y gwerthoedd gorau ar gyfer pob term. Mae'r dulliau hyn yn defnyddio ymddygiad y broses i'ch helpu i diwnio'r rheolydd.
Gallwch ymddiried yn yr algorithm pid oherwydd bod arbenigwyr wedi'i brofi mewn llawer o systemau. Mae'r model cyfrifo gwallau yn syml ond yn bwerus. Rydych chi'n ei ddefnyddio ym mhob rheolydd pid, o reolydd modur dc i blanhigyn prosesu cymhleth.
Mae rheolydd modur dc yn defnyddio'r algorithm pid i gadw cyflymder y modur ar y pwynt gosod. Mae'r rheolydd yn gwirio allbwn y broses, yn canfod y gwall, ac yn newid y signal rheoli. Mae hyn yn cadw'r broses yn sefydlog a'r allbwn yn agos at eich nod.
Cydrannau PID
Tymor Cyfrannol
Y term cyfrannol yw rhan gyntaf rheolydd pid. Mae'n ymateb ar unwaith i'r gwall rhwng eich pwynt gosod ac allbwn y broses. Mae'r rheolydd yn lluosi'r gwall hwn â rhif o'r enw'r enillion cyfrannol. Os gwnewch yr enillion hyn yn fwy, mae'r rheolydd yn gweithredu'n gyflymach. Mae'r broses yn symud yn gyflym tuag at eich nod. Ond os yw'r enillion yn rhy uchel, gall y broses ddod yn ansefydlog. Efallai y bydd yn dechrau siglo yn ôl ac ymlaen. Mae'r term cyfrannol yn helpu i ostwng y gwall cyflwr cyson, ond ni all gael gwared ar y cyfan. Er enghraifft, mewn gwresogydd dŵr, mae'r term hwn yn gweithredu'n gyflym pan fydd y tymheredd yn gostwng. Eto i gyd, efallai na fydd yn dod â'r gwres yn union i'r pwynt gosod.
Awgrym: Newidiwch yr enillion cyfrannol yn araf. Gall gormod wneud i'r broses siglo neu ddod yn ansefydlog.
Term Integrol
Mae'r term integrol yn edrych ar yr holl wallau blaenorol. Mae'n adio'r gwall dros amser. Mae hyn yn helpu i gael gwared ar wall cyflwr cyson. Os yw allbwn y broses yn aros islaw'r pwynt gosod, mae'r term integrol yn parhau i wneud i'r rheolydd weithredu mwy. Mae'n gwneud hyn nes bod yr allbwn yn cyd-fynd â'r targed. Mae hyn yn gwneud y rheolydd pid yn dda ar gyfer swyddi sydd angen rheolaeth union. Mae profion yn dangos bod codi'r enillion integrol yn helpu'r broses i gyrraedd y pwynt gosod. Mae hefyd yn lleihau gwall cyflwr cyson. Ond gall gormod o weithredu integrol wneud i'r broses or-yrru neu ddod yn ansefydlog. Gelwir y broblem hon yn dirwyn i fyny integrol. Gallwch ddefnyddio triciau gwrth-dirwyn i fyny i atal hyn rhag digwydd.
Term PID | Prif Effaith | Risg os yw'n rhy uchel |
|---|---|---|
Cyfrannol | Ymateb cyflym, yn lleihau gwallau | Osgiliad, ansefydlogrwydd |
Annatod | Yn dileu gwall cyflwr cyson | Gor-saethu, dirwyn i fyny |
Deilliad | Yn lleddfu osgiliadau, yn rhagweld gwall | Mwyhadur sŵn |
Term Deilliadol
Mae'r term deilliadol yn ceisio dyfalu sut y bydd y gwall yn newid nesaf. Mae'n edrych ar ba mor gyflym y mae'r gwall yn newid. Pan fyddwch chi'n defnyddio'r weithred ddeilliadol, mae'r rheolydd yn arafu wrth iddo agosáu at y pwynt gosod. Mae hyn yn helpu i atal gor-satio ac yn gwneud y broses yn llai sigledig. Mae'r term deilliadol yn gwneud y rheolydd pid yn fwy sefydlog, yn enwedig pan fydd pethau'n newid yn gyflym. Ond gall y term hwn hefyd wneud sŵn yn y broses yn fwy. Dylech ddefnyddio hidlwyr neu ei diwnio'n ofalus. Os byddwch chi'n gosod yr amser deilliadol yn union iawn, gallwch chi ddefnyddio mwy o ennill cyfrannol a dal i gadw pethau'n gyson.
Nodyn: Gall y term deilliadol waethygu'r sŵn. Defnyddiwch hidlwyr i helpu'ch rheolydd i aros yn gyson.
Mae angen y tri therm arnoch yn yr algorithm pid i gael y canlyniadau gorau. Mae'r term cyfrannol yn gweithredu'n gyflym, mae'r term integrol yn dileu gwall cyflwr cyson, ac mae'r term deilliadol yn ychwanegu sefydlogrwydd. Pan fyddwch chi'n tiwnio'r termau hyn, rydych chi'n helpu'r rheolydd i gadw allbwn y broses yn agos at eich pwynt gosod, hyd yn oed os yw pethau'n newid.
Mathau o Reolwyr PID
Mae gwahanol ffyrdd o ddefnyddio rheolydd pid. Mae pob math yn gweithio orau ar gyfer swyddi penodol. Gallwch ddewis yr un cywir os ydych chi'n gwybod sut mae pob un yn gweithio.
Rheolwr P
Dim ond y rhan gyfrannol y mae rheolydd AP yn ei ddefnyddio. Mae'n dda ar gyfer systemau syml. Mae'r rheolydd yn newid ei allbwn pan fydd yn gweld gwall. Os ydych chi eisiau iddo ymateb yn gyflymach, gallwch chi wneud yr enillion yn fwy. Mewn gwaith cemegol, roedd rheolydd P yn cadw tymheredd yr adweithydd yn gyson. Gwnaeth hyn y cynnyrch yn well ac arbedodd ynni. Mewn purfa olew, roedd rheolydd P yn helpu i reoli pwysau a gwneud mwy o gynnyrch. Mae'r math hwn yn syml, ond efallai y byddwch chi'n dal i weld gwall cyflwr cyson. Rhaid i chi diwnio'r enillion yn ofalus. Gall gormod o enillion wneud pethau'n ansefydlog.
Hawdd i'w defnyddio a'i sefydlu
Gorau ar gyfer systemau nad ydynt yn gymhleth
Efallai y bydd angen i chi ei addasu i drwsio'r gwall cyflwr cyson
Rheolydd DP
Mae rheolydd PI yn ychwanegu'r rhan annatod. Mae hyn yn helpu i gael gwared ar wall cyflwr cyson. Rydych chi'n ei ddefnyddio pan fyddwch chi eisiau cyflymder a chywirdeb. Mae astudiaethau'n dangos bod rheolyddion PI yn rhoi ymateb cyflym a gwall isel. Ond efallai y byddwch chi'n gweld rhywfaint o or-satio. Mewn gyriannau modur DC, mae rheolyddion PI yn gyffredin. Maent yn gryf ac yn hawdd eu tiwnio. Gallwch ddefnyddio modelau syml i'w sefydlu. Os oes angen rheolaeth well fyth arnoch, gallwch chi roi cynnig ar reolydd pid llawn.
Awgrym: Mae rheolyddion PI yn dda ar gyfer y rhan fwyaf o swyddi ffatri. Gallwch eu tiwnio ar gyfer cyflymder a chywirdeb.
Rheolydd PD
Mae rheolydd PD yn defnyddio'r rhannau cyfrannol a deilliadol. Mae hyn yn eich helpu i ddyfalu newidiadau ac atal gor-satio. Defnyddir rheolyddion PD mewn systemau sydd angen gweithredu cyflym ac oedi bach. Er enghraifft, mewn trawsnewidydd bwc DC-DC, roedd rheolydd PD yn cadw foltedd yn gyson yn ystod newidiadau sydyn. Mewn lloerennau, mae rheolyddion PD yn helpu gyda symudiadau cyflym ac yn ymdrin â phroblemau. Rydych chi'n cael gwell sefydlogrwydd, ond gall gwall cyflwr cyson ddigwydd o hyd.
Rheolydd PID Llawn
A rheolydd pid llawn yn defnyddio'r tair rhan. Mae hyn yn rhoi'r cymysgedd gorau o gyflymder, cywirdeb a sefydlogrwydd i chi. Rydych chi'n defnyddio hwn ar gyfer swyddi anodd neu bwysig. Mewn adweithyddion ecsothermig, mae rheolydd pid llawn yn cadw tymheredd yn ddiogel ac yn atal adweithiau drwg. Mae angen i chi wybod eich proses i'w thiwnio'n dda. Gallwch ddefnyddio profion neu fodelau cyfrifiadurol i'ch helpu i'w thiwnio. Mae tiwnio uwch yn eich helpu i drin gwahanol fathau o brosesau ac yn gwneud y rheolydd yn gryfach.
Defnyddir rheolyddion pid llawn mewn sawl lle, fel ffatrïoedd a robotiaid.
Gallwch ddefnyddio tiwnio arbennig ar gyfer prosesau sydd ag oediadau neu sy'n newid llawer.
Gallwch chi brofi'r rheolydd drwy wneud newidiadau bach a gwylio beth sy'n digwydd.
Mathau Uwch
Mae angen mathau rheoli uwch ar rai systemau. Mae rheolyddion pid rhaeadrol yn gadael i un rheolydd reoli un arall. Rydych chi'n gweld hyn mewn cyfnewidwyr gwres stêm. Mae un rheolydd yn cadw pwysau'n gyson, ac mae un arall yn rheoli tymheredd. Mae rheolaeth porthiant ymlaen yn gadael i chi weithredu cyn i broblem ddigwydd. Mae amserlennu enillion yn newid gosodiadau wrth i'r broses newid. Mewn gorsafoedd pŵer, gallwch chi gymysgu pid â rheolaeth rhagfynegol model i gael canlyniadau gwell. Mae rheolyddion pid digidol yn defnyddio cyfrifiaduron i redeg yr algorithm. Mae hyn yn ei gwneud hi'n hawdd newid ac ychwanegu nodweddion newydd.
Math PID Uwch | Ble Rydych Chi'n Ei Ddefnyddio | Budd-dal |
|---|---|---|
Rheoli Cascade | Roboteg, rheoli prosesau | Cywirdeb a sefydlogrwydd gwell |
Rheolaeth Ymlaen-borth | Tymheredd, rheoli symudiadau | Ymateb cyflymach i newidiadau |
Amserlennu Enillion | Prosesau anlinellol | Yn addasu i amodau sy'n newid |
Model Rheoli Rhagfynegol | Cynhyrchu pŵer, diwydiant | Yn rhagweld ac yn atal gwallau |
Nodyn: Dewiswch y math cywir o reolaeth drwy edrych ar yr hyn sydd ei angen ar eich proses a'ch nodau.
Cymwysiadau PID
Defnydd diwydiannol
Defnyddir rheolyddion pid ym mron pob swydd ffatri. Mae mwy na 90% o reolyddion diwydiannol yn defnyddio rheolaeth pid neu PI. Rydych chi'n defnyddio pid i reoli tymheredd, pwysau, llif a lefel mewn gweithfeydd cemegol a phurfeydd. Mae'r system adborth yn helpu i gadw pethau'n gyson ac yn gweithio'n dda. Mewn ffatrïoedd, mae dolenni pid yn eich helpu i gyrraedd eich nod yn gyflym a chadw gwallau'n fach. Gallwch wirio pa mor dda y mae eich pid yn gweithio trwy edrych ar amser codi, amser setlo a sgôr ffitio.
Metrig | Disgrifiad |
|---|---|
Amser Cynnydd | Pa mor hir mae'n ei gymryd i gyrraedd y pwynt gosod. |
Amser Setlo | Pa mor hir mae'n ei gymryd i aros ar y pwynt gosod. |
Gwall Cyflwr Sefydlog | Y gwahaniaeth rhwng y pwynt gosod a'r gwerth terfynol. |
Sgôr Cynnal a Chadw | Yn dweud wrthych a oes angen i chi drwsio neu newid y rheolydd. |
Sgôr Ffitrwydd | Yn dangos pa mor dda y mae'r tiwnio pid yn cadw pethau'n gyson ac yn gyflym. |
Mae rheolyddion pid yn dda oherwydd gallwch eu newid ar gyfer gwahanol swyddi. Nid oes angen i chi wybod pob manylyn am y system. Mae hyn yn gwneud pid yn ddewis poblogaidd ar gyfer llawer o ddefnyddiau.
Roboteg ac Awtomeiddio
Mae rheolyddion pid yn bwysig mewn robotiaid a pheiriannau. Rydych chi'n defnyddio pid i reoli pa mor gyflym a ble mae moduron DC, breichiau robot, a pheiriannau CNC yn symud. Ym mhob swydd, mae adborth pid yn helpu'r robot i symud yn esmwyth ac aros ar y trywydd iawn. Er enghraifft, gall pid gadw braich robot ar yr ongl gywir neu helpu drôn i hedfan ar gyflymder cyson.
Mae astudiaethau'n dangos bod rheolyddion pid yn helpu robotiaid i ddilyn llwybrau'n well ac yn atal gormod o symudiad heibio i'r nod. Gallwch chi diwnio'r rheolydd i'w wneud yn gyflymach ac yn llai sigledig. Mewn profion go iawn, roedd rheolyddion pid yn gweithio'n well na ffyrdd eraill o ran cyflymder a chywirdeb. Mae pid hefyd yn hawdd ei ddefnyddio gyda microreolyddion, felly gallwch chi adeiladu robotiaid a pheiriannau gyda llai o waith.
Awgrym: Gallwch ddefnyddio pid mewn robotiaid syml neu uwch. Mae'r rheolydd yn newid wrth i'r llwyth neu'r swydd newid, felly mae'n gweithio ar gyfer llawer o dasgau.
Pŵer ac Ynni
Mae rheolyddion pid yn helpu i arbed ynni a gwneud i systemau pŵer weithio'n well. Rydych chi'n defnyddio pid ar gyfer tymheredd mewn unedau aer, pwysau mewn systemau aer, ac amledd mewn microgridau. Ym mhob swydd, mae pid yn cadw pethau'n gyson ac yn defnyddio llai o ynni.
Dangosodd astudiaeth mewn ffatri feddygol fod addasu pid ar gyfer tymheredd wedi arbed 23.35% o bŵer. Cyrhaeddodd y broses y nod yn gyflymach a defnyddiodd lai o ynni. Mewn systemau aer, roedd pid yn cadw'r pwysau'n agos at y nod ac yn arbed ynni. Mae pid yn ffordd dda o fesur y defnydd o ynni mewn llawer o swyddi pŵer.
Mae rheolyddion pid yn rhoi ffordd hawdd i chi reoli cyflymder, tymheredd a sefydlogrwydd. Gallwch ymddiried yn pid i helpu mewn llawer o swyddi pwysig.
Rheolyddion Modur DC Brwsio
Trosolwg o Reolydd Modur DC
Mae rheolydd modur dc yn eich helpu i redeg modur dc brwsio. Gallwch ei ddefnyddio i gychwyn neu atal y modur. Mae'n gadael i chi newid pa ffordd mae'r modur yn troelli. Gallwch hefyd wneud i'r modur fynd yn gyflymach neu'n arafach. Mae'r rheolydd yn newid cyflymder a chryfder y modur. Mae'r rhan fwyaf o reolwyr yn defnyddio pwm i reoli'r pŵer. Mae pwm yn sefyll am fodiwleiddio lled pwls. Trwy newid y pwm, gallwch wneud i'r modur droelli ar wahanol gyflymderau. Mae'r rheolydd hefyd yn cadw'r modur yn ddiogel rhag mynd yn rhy boeth neu dorri.
Mae gan reolydd modur dc brwsio rannau pwysig. Dyma'r stator, y rotor, a'r cymudator. Mae'r rheolydd yn defnyddio cylched pont-H gyda switshis pŵer o'r enw MOSFETs. Mae hyn yn helpu'r cerrynt i lifo'r ffordd gywir trwy'r modur. Rydych chi'n gweld y rheolyddion hyn mewn robotiaid, argraffwyr, a pheiriannau CNC. Maent yn gweithio gyda signalau analog a digidol. Mae rheolydd digidol yn defnyddio microreolyddion i redeg dulliau rheoli clyfar fel pid.
Agwedd | Disgrifiad |
|---|---|
Swyddogaethau | Dechrau/stopio, cyfeiriad, cyflymder, trorym, amddiffyniad |
Rheoliad Pwer | Llinol neu newid (pwm) |
Mathau Rheoli | Dolen agored neu ddolen gaeedig (gyda pid) |
Elfennau Cylchdaith | Pont-H, MOSFETau, synwyryddion |
ceisiadau | Roboteg, CNC, argraffyddion, cerbydau trydan |
Dulliau Rheoli
Gallwch ddefnyddio gwahanol ffyrdd o reoli modur dc brwsio. Y ffordd fwyaf cyffredin yw pwm. Mae'r rheolydd yn anfon signal pwm i'r modur. Mae hyn yn newid y foltedd cyfartalog ac yn rheoli pa mor gyflym y mae'n troelli. Mae modiwleiddio lled pwls yn rhoi rheolaeth dda i chi ac yn arbed ynni. Gallwch ddefnyddio rheolaeth dolen agored. Yn y modd hwn, nid yw'r rheolydd yn gwirio cyflymder gwirioneddol y modur. I gael gwell rheolaeth, rydych chi'n defnyddio rheolaeth dolen gaeedig gyda pid. Mae'r rheolydd pid yn gwirio'r cyflymder, yn ei gymharu â'ch nod, ac yn newid y pwm i gadw'r cyflymder yn gyson.
Mae pid yn bwysig iawn mewn rheolyddion moduron dc brwsio. Rydych chi'n defnyddio pid i wneud y gwall yn llai a chadw'r cyflymder yn gyson. Mae astudiaethau'n dangos bod tiwnio pid gyda dulliau clyfar, fel optimeiddio haid gronynnau, yn gwneud y ddolen gyflymder yn fwy sefydlog ac yn lleihau gwall cyflwr cyson. Mae profion MATLAB yn dangos bod rheolyddion pid yn gweithio'n well na rheolyddion rhesymeg niwlog ar gyfer rheoli cyflymder. Gallwch hefyd ddefnyddio dadansoddiad cyfres amser i newid gosodiadau pid wrth i'r modur fynd yn hŷn neu wrth i bethau newid. Mae hyn yn gwneud eich rheolydd yn gryfach.
Pan edrychwch ar reolwyr modur dc brwsio a rheolyddion modur dc di-frwsio, rydych chi'n gweld gwahaniaethau mawr:
Agwedd | Rheolaeth Modur DC Brwsio | Rheolaeth Modur DC Di-frwsh |
|---|---|---|
Cymudo | Mecanyddol (brwsys, cymudwr) | Electronig (electroneg rheoli gweithredol) |
Electroneg Gyrru | Pont-H syml gyda pwm | Pont tair cam, cymudo uwch |
adborth | Ddim yn ofynnol | Angenrheidiol (synwyryddion Hall neu EMF cefn) |
Cymhlethdod Rheoli | isel | Uchel (mae angen microreolydd neu DSP) |
Cynnal a Chadw | Mae brwsys yn gwisgo allan | Llai o wisgo, llai o waith cynnal a chadw |
perfformiad | Mwy o sŵn, effeithlonrwydd is | Tawelach, effeithlonrwydd uwch |
Rydych chi'n dewis rheolyddion modur dc brwsio ar gyfer swyddi hawdd a rhad. Rydych chi'n defnyddio rheolyddion modur dc di-frwsio pan fyddwch chi eisiau moduron tawel, effeithlon, a chynnal a chadw isel. Mae'r ddau fath yn defnyddio pwm a pid, ond mae'r rheolaeth a'r gosodiad yn wahanol. Gyda'r rheolydd a'r tiwnio cywir, gallwch chi reoli cyflymder a chryfder eich modur dc brwsio yn dda iawn.
Gweithredu Bywyd Go Iawn
Cynghorion Ymarferol
Gallwch gael canlyniadau da gyda rheolyddion pid os dilynwch gamau sy'n gweithio. Yn gyntaf, dysgwch am eich system. Gwnewch brawf dolen agored. Newidiwch allbwn y rheolydd ychydig a gwyliwch beth sy'n digwydd. Gweld pa mor hir mae'n ei gymryd i'r broses ymateb. Ysgrifennwch yr amser marw a pha mor gyflym y mae pethau'n newid. Defnyddiwch y rhifau hyn i ddarganfod eich gosodiadau pid. Mae dull Ziegler-Nichols yn rhoi gwerthoedd cychwyn i chi. Newidiwch un gosodiad ar y tro. Gwyliwch sut mae'r system yn gweithredu. Gwnewch newidiadau bach a gwirio a yw pethau'n aros yn gyson.
Awgrym: Newidiwch un gosodiad yn unig ar y tro. Mae hyn yn gadael i chi weld beth mae pob newid yn ei wneud.
Gallwch ddefnyddio offer arbennig i diwnio'r rheolydd yn gyflymach. Mae'r offer hyn yn defnyddio rheolau neu fodelau i ddewis gosodiadau pid. I gael y canlyniadau gorau, defnyddiwch yr offer hyn a'ch gwybodaeth eich hun gyda'i gilydd. Gwiriwch eich dolen reoli yn aml. Chwiliwch am batrymau neu newidiadau sydyn. Defnyddiwch siartiau i ddod o hyd i broblemau'n gynnar.
Dyma rai enghreifftiau o fywyd go iawn:
Mewn robotiaid, mae rheolyddion pid yn helpu i symud breichiau a gafaelion yn union. Gallwch reoli sut mae cymalau'n symud ac yn ailadrodd gweithredoedd.
Mewn ceir, mae pid yn eich cadw'n ddiogel. Mae breciau gwrth-gloi yn defnyddio pid i newid pwysau brêc ac atal olwynion rhag cloi.
Mewn ffatrïoedd, mae pid yn rheoli tymheredd, pwysau a llif. Mae hyn yn cadw cynhyrchion yr un fath ac yn ddiogel.
Heriau Cyffredin
Efallai y byddwch chi'n cael problemau wrth ddefnyddio rheolyddion pid. Weithiau, dydych chi ddim yn gwybod digon am eich system. Gall hyn wneud i'r pid weithio'n wael. Dysgwch am eich system bob amser cyn tiwnio. Gall tiwnio gwael wneud i'r system siglo neu ymateb yn araf. Os gwelwch chi wall cyflwr cyson, ceisiwch godi'r enillion integrol. Gall gormod o enillion deilliadol waethygu sŵn. Defnyddiwch hidlwyr i helpu gyda hyn.
Herio | Effaith | Ateb |
|---|---|---|
Gwybodaeth wael am brosesau | Perfformiad pid gwael | Astudiwch y broses |
Tiwnio anghywir | Rheolaeth siglo, araf, neu oddi ar y targed | Newid enillion pid, tiwnio eto |
Anlinoleddau | Rheolaeth nad yw'n gyson neu sy'n rhyfedd | Rhowch gynnig ar reolaeth uwch |
Mwyhadur sŵn | Mae'r allbwn yn sigledig neu'n swnllyd | Defnyddiwch hidlwyr, iswch y deilliad |
Gallwch chi drwsio'r rhan fwyaf o broblemau drwy wirio'ch data a thiwnio'r enillion pid. Defnyddiwch offer i ddod o hyd i'r hyn sy'n bod. Daliwch ati i wneud gwaith cynnal a chadw a hyfforddiant i osgoi camgymeriadau. Mewn bywyd go iawn, efallai y byddwch chi'n gweld systemau sy'n newid neu'n gweithredu mewn ffyrdd newydd. Gall rheolaeth ragfynegol pid addasol neu fodel helpu gyda'r achosion hyn.
Nodyn: Mae rheolyddion pid yn gweithio orau pan fyddwch chi'n eu tiwnio'n ofalus, yn eu gwirio'n aml, ac yn adnabod eich system yn dda.
Manteision ac Anfanteision
Manteision
Mae rheolyddion yn rhoi llawer o bethau da i chi yn eich system. Maen nhw'n eich helpu i gyrraedd eich nod yn gyflymach. Maen nhw'n cadw'ch proses yn gyson ac yn ddiogel. Mae rheolyddion yn gwirio'r allbwn ac yn gwneud newidiadau ar unwaith. Mae hyn yn helpu'ch system i aros ar y trywydd iawn, hyd yn oed os yw pethau'n newid. Nid oes rhaid i chi wybod pob manylyn bach am eich proses. Gallwch ddefnyddio'r un rheolydd ar gyfer gwahanol swyddi. Mae hyn yn arbed amser a gwaith i chi.
Dyma rai o’r prif fanteision:
Rydych chi'n cael gwell cywirdeb ar gyfer tymheredd, cyflymder a llif.
Mae eich proses yn dod yn fwy sefydlog ac yn llai sigledig.
Gallwch ddefnyddio un dyluniad rheolydd mewn llawer o systemau.
Rydych chi'n arbed amser oherwydd does dim angen rheolydd newydd arnoch chi ar gyfer pob swydd.
Rydych chi'n cael canlyniadau da heb lawer o waith ychwanegol.
Awgrym: Mae tiwnio'ch rheolydd yn eich helpu i gael y cywirdeb gorau ar gyfer eich system.
Cyfyngiadau
Mae gan reolyddion rai problemau hefyd y dylech chi eu gwybod. Weithiau, ni all rheolydd drwsio pob problem. Os yw'ch proses yn newid llawer, efallai y bydd angen i chi newid y gosodiadau'n aml. Gall sŵn yn eich system ei gwneud hi'n anodd bod yn gywir. Mae angen tiwnio rhai rheolyddion yn ofalus neu gallent wneud i'ch system siglo neu symud yn araf.
Edrychwch ar y tabl hwn am broblemau cyffredin:
Cyfyngiad | Effaith ar Ddylunio |
|---|---|
Angen tiwnio | Mae'n cymryd amser i'w sefydlu |
Sensitif i sŵn | Gall leihau cywirdeb |
Ddim yn dda ar gyfer pob system | Efallai na fydd yn ffitio pob dyluniad |
Gall achosi gor-yrru | Gall niweidio cywirdeb |
Angen gwiriadau rheolaidd | Yn ychwanegu gwaith at eich dyluniad |
Nodyn: Profwch eich rheolydd yn eich system go iawn bob amser. Mae hyn yn eich helpu i sicrhau eich bod yn cael y cywirdeb a'r sefydlogrwydd rydych ei eisiau.
Dewisiadau eraill yn lle PID
Rheolaeth Ar-Oddi
Gallwch ddefnyddio rheolaeth ymlaen-i-ffwrdd pan fyddwch angen ffordd syml o gadw proses yn agos at bwynt gosod. Mae'r dull hwn yn troi'r allbwn ymlaen neu i ffwrdd yn llawn, fel switsh golau. Er enghraifft, mae thermostat cartref yn defnyddio rheolaeth ymlaen-i-ffwrdd i droi'r gwresogydd ymlaen pan fydd yr ystafell yn oeri ac i ffwrdd pan fydd yn ddigon cynnes. Nid ydych chi'n cael newidiadau llyfn gyda'r dull hwn. Mae'r broses yn aml yn siglo uwchben ac islaw'r pwynt gosod.
Tip: Mae rheolaeth ymlaen-i ffwrdd yn gweithio orau ar gyfer systemau nad oes angen cywirdeb uchel arnynt.
Manteision:
Hawdd i sefydlu
Dim angen tiwnio
cost isel
Cons:
Yn achosi osgiliad
Ddim yn dda ar gyfer rheolaeth fanwl gywir
Rhesymeg Niwlog
Mae rheolaeth rhesymeg aneglur yn rhoi ffordd i chi ymdrin â systemau sy'n anodd eu modelu. Rydych chi'n defnyddio rheolau yn seiliedig ar feddwl dynol, nid mathemateg yn unig. Er enghraifft, gallech chi osod rheol fel, "Os yw'r tymheredd ychydig yn uchel, gostwng y gwres ychydig." Mae rhesymeg aneglur yn gweithio'n dda pan na allwch chi ddisgrifio'r broses gyda hafaliadau syml.
nodwedd | Rheolaeth Rhesymeg Fuzzy | Rheoli PID |
|---|---|---|
Setup | Yn defnyddio rheolau | Yn defnyddio termau mathemateg |
Hyblygrwydd | Uchel iawn | Canolig |
Tiwnio | Angen mewnbwn arbenigol | Yn defnyddio fformwlâu |
Nodyn: Gall rhesymeg aneglur ymdopi â sŵn a newidiadau yn well na PID mewn rhai achosion.
Rheolaeth Uwch
Gallwch ddefnyddio dulliau rheoli uwch ar gyfer systemau cymhleth. Mae'r rhain yn cynnwys Model Rhagfynegol Rheoli (MPC), rheolaeth addasol, a rhwydweithiau niwral. Mae MPC yn rhagweld newidiadau yn y dyfodol ac yn addasu'r signal rheoli cyn i broblemau ddigwydd. Mae rheolaeth addasol yn newid ei gosodiadau wrth i'r system newid. Mae rhwydweithiau niwral yn dysgu o ddata ac yn gwella dros amser.
Example:
MPC controls a chemical plant by predicting how the process will react.
It adjusts the valves before the process drifts away from the setpoint.
Dylech ddewis rheolaeth uwch pan fyddwch angen perfformiad uchel neu pan fydd eich system yn newid llawer. Mae'r dulliau hyn angen mwy o sefydlu a phŵer cyfrifiadurol, ond gallant roi canlyniadau gwell i chi na PID.
Mae rheolyddion PID yn bwysig iawn mewn systemau rheoli. Rydych chi'n dod o hyd iddyn nhw mewn ffatrïoedd, robotiaid, ceir a gweithfeydd pŵer. Mae gan bob rhan o'r rheolydd swydd. Os ydych chi'n gwybod sut maen nhw'n gweithio, gallwch chi wneud eich rheolydd yn well. Mae astudiaethau'n dangos bod rheolyddion PID yn helpu systemau i aros yn gyson a defnyddio llai o ynni. Maen nhw hefyd yn gwneud i bethau weithio'n gyflymach. Gallwch chi roi cynnig ar rai eraill dulliau rheoli, fel rhesymeg niwlog neu rwydweithiau niwral, i weld beth sy'n gweithio orau. Os ydych chi'n tiwnio'ch rheolydd ac yn ei wirio'n aml, bydd eich system yn gweithio'n dda.
Cwestiynau Cyffredin
Beth mae PID yn ei olygu?
Mae PID yn sefyll am Gyfrannol, Integrol, a Deilliadol. Rydych chi'n defnyddio'r tri therm hyn i reoli sut mae system yn ymateb i wallau. Mae pob rhan yn eich helpu i gadw'ch proses yn agos at eich targed.
Sut ydych chi'n tiwnio rheolydd PID?
Gallwch chi diwnio rheolydd PID drwy newid y gwerthoedd P, I, a D. Dechreuwch gyda newidiadau bach. Gwyliwch sut mae eich system yn ymateb. Defnyddiwch ddulliau fel Ziegler-Nichols fel man cychwyn da.
Awgrym: Newidiwch un gosodiad ar y tro i gael y canlyniadau gorau.
Ble ydych chi'n defnyddio rheolyddion PID?
Rydych chi'n defnyddio rheolyddion PID mewn llawer o leoedd. Rydych chi'n dod o hyd iddyn nhw mewn ffatrïoedd, robotiaid, ceir a gorsafoedd pŵer. Maen nhw'n eich helpu i reoli tymheredd, cyflymder, pwysau a llif.
Cymhwyso | enghraifft |
|---|---|
Roboteg | Rheoli cyflymder modur |
Diwydiant | Rheoli tymheredd |
Systemau pŵer | Rheoleiddio amlder |
Pam mae fy rheolydd PID yn achosi osgiliad?
Gall eich rheolydd PID achosi osgiliad os yw'r enillion yn rhy uchel. Dylech ostwng yr enillion cyfrannol neu integrol. Gwiriwch am sŵn yn eich system. Defnyddiwch hidlwyr os oes angen.
Allwch chi ddefnyddio PID ar gyfer systemau anlinellol?
Gallwch ddefnyddio PID ar gyfer rhai systemau anlinellol, ond efallai na fydd yn gweithio'n dda i bob un. Ar gyfer systemau cymhleth, rhowch gynnig ar ddulliau rheoli uwch fel rhesymeg niwlog neu reolaeth rhagfynegol model.
