Die Auswirkungen von Lärm auf Pid-Derivate verstehen und wie man es mildert

Die Derivatkomponente hilft bei der Vorhersage des Systemverhaltens, verbessert die Stabilität und Reaktionszeit. Das Rauschen im System kann jedoch die Derivatwirkung erheblich beeinflussen, was zu unerwünschten Effekten wie erhöhten Schwingungen oder Instabilität führt.

Wirkung von Lärm auf die Derivatwirkung

Das Rauschen in Sensoren oder der Umgebung führt zu schnellen Schwankungen des Meßsignals, da der Ableitungsterm die Änderungsgeschwindigkeit berechnet, verstärkt diese Schwankungen, was zu hochfrequenten Störungen im Regelausgang führt, was zu einer unnötigen Reaktion des Reglers führen kann, die zu einem nervösen oder instabilen Systemverhalten führt.

Strategien zur Minderung von Lärmauswirkungen

Mehrere Methoden können die negativen Auswirkungen von Rauschen auf die Derivatekomponente reduzieren:

• Filterung: Durch die Anwendung von Tiefpassfiltern auf die Ableitungsberechnung werden schnelle Schwankungen ausgeglichen.
• Ableitung bei der Messung: Verwendung von gefilterten Signalen oder Ableitung auf der Prozessvariablen anstelle des Fehlers.
• Gain Tuning: Reduziert man den Ableitungsgewinn, verringert sich die Empfindlichkeit gegenüber Rauschen.
• Beobachterbasierte Methoden: Implementieren von Beobachtern oder Schätzern, um das Systemverhalten mit weniger Rauscheinfluss vorherzusagen.

Durchführungstipps

Betrachten Sie beim Entwerfen eines PID-Controllers Folgendes:

• Verwenden Sie Filter mit geeigneten Grenzfrequenzen, um die Geräuschreduzierung und die Ansprechgeschwindigkeit auszugleichen.
• Testen Sie verschiedene abgeleitete Gewinne, um eine optimale Einstellung zu finden, die die Rauschverstärkung minimiert.
• Regelmäßig kalibrieren Sensoren, um Messgeräusche an der Quelle zu reduzieren.