Die Einführung wirksamer Verfahren zur Verhinderung der Kontrolle und der Systemstabilität ist ein häufiges Problem bei PID-Steuerungssystemen, bei denen sich der integrale Begriff während der Aktuatorsättigung übermäßig ansammelt, was zu Überschwingen und Instabilität führt.

Integrales Windup verstehen

Ein integrales Aufwickeln erfolgt, wenn die Ausgabe des Reglers begrenzt ist, der integrale Term jedoch weiterhin akkumuliert wird. Diese Fehlanpassung führt dazu, dass der Regler träge reagiert oder überschwingt, sobald der Aktor wieder verfügbar ist.

Methoden zur Berechnung der Windup-Verhinderung

Zur Vermeidung eines integralen Aufwickelns gibt es mehrere praktische Methoden, bei denen der integrale Begriff mit Einschränkungen oder Anpassungen basierend auf Systemzuständen und Ausgabegrenzen berechnet wird.

Klemmverfahren

Bei diesem Verfahren wird der integrale Term begrenzt, wenn der Ausgang des Reglers seine maximale oder minimale Grenze erreicht, und wenn der Ausgang sättigt, wird das integrale nur innerhalb der verbleibenden Kapazität akkumuliert, um einen übermäßigen Aufbau zu vermeiden.

Bedingte Integration

Bei diesem Ansatz wird der integrale Term nur aktualisiert, wenn sich der Reglerausgang im Arbeitsbereich des Aktors befindet, wenn der Ausgang einen Grenzwert erreicht, stoppt das Integral die Akkumulation und verhindert ein Aufwickeln.

Praktische Umsetzung

Bei der Durchführung der Aufwickelverhinderung wird der Reglerausgang überwacht und die Integralberechnung entsprechend angepasst, was beispielsweise im Code durch Überprüfung von Ausgabegrenzen vor der Aktualisierung des Integralterms erreicht werden kann.

  • Sättigung des Monitors
  • Begrenzung der integralen Akkumulation bei Sättigung
  • Verwenden Sie bedingte Logik zur Steuerung integraler Updates
  • Reaktion des Testsystems nach Umsetzung der Grenzwerte