PID Controller, ชื่อเต็มชื่อคอนโทรลเลอร์สัดส่วน-อินเทอร์-อนุพันธ์ (คอนโทรลเลอร์สัดส่วน-อินเทอเรียน-อนุพันธ์) เป็นอัลกอริทึมการควบคุมที่สำคัญอย่างยิ่งในด้านการควบคุมอุตสาหกรรม ประกอบด้วยหน่วยสัดส่วน (P), หน่วยอินทิกรัล (I) และหน่วยความแตกต่าง (D) สามส่วนพื้นฐานโดยการปรับพารามิเตอร์ของสามส่วน (KP, KI, KD) เพื่อให้ได้การควบคุมที่แม่นยำของวัตถุที่ควบคุม
หลักการของ PID Controller
แนวคิดหลักของตัวควบคุม PID คือการทำนายสถานะในอนาคตตามสถานะปัจจุบันของระบบ (เช่นการเบี่ยงเบน) และสถานะที่ผ่านมา (เช่นอินทิกรัลและความแตกต่างของการเบี่ยงเบน) และปรับปริมาณการควบคุมตาม เอาต์พุตสามารถติดตามค่าที่ตั้งไว้ได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ โดยเฉพาะ:
- การควบคุมสัดส่วน (P):เอฟเฟกต์การควบคุมถูกสร้างขึ้นตามขนาดของข้อผิดพลาดยิ่งเกิดข้อผิดพลาดมากขึ้นเท่านั้น การควบคุมสัดส่วนสามารถตอบสนองต่อข้อผิดพลาดได้อย่างรวดเร็วซึ่งจะช่วยลดข้อผิดพลาดคงที่ของรัฐ แต่ไม่สามารถกำจัดข้อผิดพลาดคงที่
- Integral (i) การควบคุม:รวมข้อผิดพลาดเพื่อกำจัดความแตกต่างแบบคงที่ (เช่นข้อผิดพลาดคงที่สถานะ) ตราบใดที่มีข้อผิดพลาดอยู่ตัวควบคุมอินทิกรัลยังคงสะสมการควบคุมเอาต์พุตจนกว่าข้อผิดพลาดจะเป็นศูนย์ อินทิกรัลที่แข็งแกร่งเกินไปจะเพิ่มระบบ overshoot และทำให้ระบบสั่น
- การควบคุมที่แตกต่าง (d):สะท้อนให้เห็นถึงแนวโน้มของข้อผิดพลาดก่อนผลการควบคุม การควบคุมที่แตกต่างสามารถลดปริมาณของ overshoot เพื่อเอาชนะการแกว่งปรับปรุงความเสถียรของระบบและเพิ่มความเร็วในการตอบสนองแบบไดนามิกของระบบ
แอปพลิเคชันของคอนโทรลเลอร์ PID
ตัวควบคุม PID มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานการณ์การควบคุมอุตสาหกรรมที่หลากหลายเนื่องจากความเรียบง่ายการปฏิบัติจริงและความทนทานรวมถึง แต่ไม่ จำกัด เพียง::
- การควบคุมอุณหภูมิ:เช่นการผลิตสารเคมีในการควบคุมอุณหภูมิของเครื่องปฏิกรณ์เพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์และความปลอดภัยในการผลิต
- การควบคุมความดัน:ในระบบระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมการควบคุมความดันของเหลวที่แม่นยำ
- การควบคุมการไหล:การควบคุมการไหลที่มั่นคงในระบบการขนส่งของเหลวหรือก๊าซ
- การควบคุมระดับของเหลว:ตัวอย่างเช่นการควบคุมระดับน้ำโดยอัตโนมัติในถังเก็บน้ำเพื่อให้ระดับน้ำอยู่ในช่วงที่กำหนด
- การควบคุมหุ่นยนต์:ใช้ในการรับรู้การติดตามมุมข้อต่อความเร็วและพารามิเตอร์การเคลื่อนไหวอื่น ๆ ที่แม่นยำเพื่อให้หุ่นยนต์สามารถทำวิถีการเคลื่อนที่ที่ซับซ้อนได้หลากหลาย
- การบินและอวกาศ:มันมีบทบาทสำคัญในการควบคุมทัศนคติและการควบคุมการนำทางของเครื่องบินเพื่อให้แน่ใจว่าเสถียรภาพและความแม่นยำของเครื่องบิน
ข้อดีของตัวควบคุม PID
- โครงสร้างที่เรียบง่าย:PID Controller มีโครงสร้างที่เรียบง่ายและง่ายต่อการตระหนักและดีบัก
- การปรับตัวที่แข็งแกร่ง:มันใช้ได้กับระบบเชิงเส้นต่าง ๆ และระบบไม่เชิงเส้นบางอย่างและไม่จำเป็นต้องมีการสร้างแบบจำลองที่แม่นยำของโมเดลระบบ
- ความแข็งแกร่งที่แข็งแกร่ง:ความสามารถในการต่อต้านการแทรกแซงที่แข็งแกร่งและความมั่นคงสามารถปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมการทำงานที่แตกต่างกันและการเปลี่ยนแปลงโหลด
- ราคาถูก:ต้นทุนการรับรู้ค่อนข้างต่ำและสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบควบคุมระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมต่างๆ
การกำหนดพารามิเตอร์ของตัวควบคุม PID
ประสิทธิภาพของคอนโทรลเลอร์ PID ขึ้นอยู่กับการปรับพารามิเตอร์เป็นส่วนใหญ่ วิธีการปรับพารามิเตอร์ที่ใช้กันทั่วไปรวมถึงวิธีการทดลองและข้อผิดพลาดวิธีการเชิงประจักษ์วิธีอัตราส่วนวิกฤตและอื่น ๆ ผ่านการปรับพารามิเตอร์ที่เหมาะสมตัวควบคุม PID สามารถบรรลุเอฟเฟกต์การควบคุมที่ดีที่สุด
โดยสรุป PID Controller เป็นเทคโนโลยีที่เป็นผู้ใหญ่ระบบควบคุมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคุณสมบัติที่เรียบง่ายใช้งานได้จริงและมีประสิทธิภาพทำให้มันมีบทบาทสำคัญในด้านการควบคุมระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม