הבנה של PID מערכות אוטומטיות

בקווי מיון אוטומטיים מודרניים ואריזות, שמירה על שליטה מדויקת על תנועה, מהירות, ומיקום הוא קריטי. Proportional-Integral-Derivative (PID) בקרים הם התקני משוב סגורים הנפוצים ביותר בשימוש בסביבות אלה.הם מנהלים משתנים כגון מהירות העברת אור, זוויות רובוטיות משותפות, איסוף ותזמון מיון.

בקר PID מחשב אות שגיאה FLT:0(tig)FLT:1, כמו ההבדל בין נקודת המוצא (ערך target) לבין המשתנה בתהליך (ערך מודגש).

  • (ב) ויקרא י"א): "ה' (ב':א) ויקרא: ויקרא י' (ב) ויקרא י':5 ויקרא י"ד): "וַיָּעָשָׂה וּכְהָעָשָׂה אִם עַל עַל עַל עַם עַמַרְתִּים עַם עַם עַם עַם הוּא עַכְתּׁבְתּׁבְתָּעֲבְתָּבְתּׁבְהָעֲבְהָבְתּבְהָעֲדְתּבְתָּבְתָּבְתּבְתָּבְהָעֲבְהָבָרֶבָרֶתּבְהָעֲבְהָעֹהָבְהָעָבְהָעָעֲבְָּבְָּעָעָבְהָבְָּבָרֶתָּבְָּעֲבְָּבְָּ
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ויקרא י"ד): "ה' (ב':א) ויקרא: ויקרא י"ד): "ה' (ב') ויקרא י' (ב) ויקרא י"ד): "הנביא מנבא טעות עתידית על ידי התבוננות בקצב השינוי.

יעילות PID כוונון מאזן את שלושת המזהמים האלה כך שהמערכת תשיג זמן עלייה מקובל, overshoot, overshoot, יישב זמן, דיוק יציב של המדינה.במהירות גבוהה מיון ואריזות, אפילו כמה אלפי שניות של התיישבות נוספת יכול לגרום חבילות או ריבים לא נכון, מה שהופך את העדיפות העליונה עבור מהנדסי בקרה.

שיטות כוונון PID

כמה הליכים מבוססים היטב קיימים עבור לולאות PID כוונון.בחירת השיטה תלויה בדינמיקה של המערכת, תהליך שניתן להרגיז, ורמת הניסיון של המפעיל להלן הן שלוש גישות בשימוש נרחב:

שיטת ההרחבה Ziegler-Nichols Ultimate מקבל

שיטה קלאסית זו פועלת היטב לתהליכים המסדירים את עצמם עם זמן מת מתון.

  1. תלמוד בבלי:0 ,9 ויקרא י"ד:2 ,2 ,ד"ד:
  2. (ה) ,0) ,5 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  3. פרק: "התחילה" (בראשית כ"ד: ).
  4. (ב) ויקרא י"ד): "ה' (ב) ויקרא י': ויקרא י'): "וַיְהִיאֶת הָאָרֶץ: נָאֶת הוּא: נָא נָא נָא נָא נָא נָא נָא נָא נָיו" (בראשית כ"ד, ).

הפרמטרים המתקבלים לעתים קרובות מייצרים יחס של כ-4:1, מתאים עבור יישומים רבים של אריזה.עם זאת, השיטה מניחה כי המערכת יכולה להיות מאולץ לתוך תנופה מתמשכת, אשר לא יכול להיות מקובל על כמה קווי מיון מדויקים.

שיטת כהן-Coon

עבור תהליכים עם זמן מת משמעותי (עיכובים חמורים), שיטת כהן-קוון מספקת ביצועים טובים יותר מאשר זיגלר-ניקולס. זה משתמש בנתונים ממבחן שלב: ליישם שינוי צעד לתפוקת הבקר ולרשום את התגובה המשתנה של התהליך.מזה אתה מפיץ את התהליך, זמן קבוע ומת.נוסחאות ההטבה ואז לייצר הגדרות אגרסיביות יותר כי להפחית זמן, אשר מועיל כאשר הפרעה מהירה נדרש מערכות דחייה -com אריזות מוצר.

משפט ידני-ו-Error עם שלב בדיקה

רוב הטכנאים בסביבות הייצור מסתמכים על כוונון ידני של משיכה (low P, no I ו-D) החל צעד קטן ולבחון את התגובה.להגדיל את KigFLT:0pcioFLT:1 עד התגובה הופכת מעט מתחת לתחת, ולאחר מכן להוסיף KLT:2iFLT 3 כדי לחסל את הסבלנות, ולבסוף להוסיף קטן קטן KLT5 דורש שינוי של שימוש זה או יותר מ- 4.

כוונון משותף של מלכודות ואמצעי נגד

  • (ב) ⁇ :0) ,Ud (ב) , 1 (ב) , 1:1 , שימוש ברווחים גבוהים מדי כדי לקבל תגובה "שמחה" (Snappy) .זה מוביל לתנודות מתמשך, לנהג, ולטיפול במוצר לא עקבי.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]
  • (ב) [15] ,9) ,5 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) ,הלא ליניאריות: (FLT: 1) מערכות מיון ואריזות יש לעתים קרובות יתרונות משתנים בהתאם לגודל המוצר, משקל או לחות.FLT:2Solution:BuildFLT 3 השתמש בתזמון או בקרה מתאימה (ראה סעיף הבא).

שיקולים מתקדמים עבור Packaging ו-מיין Applications

כוונון ולהשיג שדרלינג

בקווים רבים של עיבוד מוצרים, המאפיינים הדינמיים משתנים כאשר עוברים בין ארגזים כבדים וקופסאות קל משקל.רווחי PID קבועים עשויים לעבוד טוב עבור מוצר אחד, אך לגרום לאי יציבות עבור אחר.השגת תזמון משתמש בטבלה של פרמטרים PID מראש שנבחר על ידי סוג המוצר או משקל. התאמות בקרים ברציפותBraing באופן קבוע באמצעות טכניקות התייחסות מודל או העברת אוטומטי.

בקרת מזון

כאשר הפרעות הן measurable (למשל, עלייה פתאומית של זרימת מוצרים בשפע), ניתן להוסיף שליטה קדימה לולאה PID. תקופת ההזנה צופה את ההפרעה וליישם פלט כפיה ישירות, בעוד הלולאה PID מתקן שגיאות שאריות.שילוב זה משפר באופן דרמטי את ההפרעה בקווי אריזה גבוהה: שינוי מהירות יכול להיות מכווץ מראש כל כך שמירה על שערי התזמון הנכון.

בטיחות והגנה על מערכת

כוונון PID אגרסיבי יכול להוביל להילוך מכני או עודף מומנט.תמיד לכלול מגבלות תוכנה על פלט בקר וגבולות רמפות. במערכות אריזה עם תנועות reciprocating (למשל, ארקנסו, חתכי מקרה, אולמות), תגובות מהירות מדי יכול לגרום התנגשות פיזית או עייפות חלקית.

שילוב עם חזון מודרני של מכונות ובקרת איכות

כוונון PID אינו מתרחש בבידוד.במיין מונחה חזון, לולאה PID השולטת הגישה הסופית של הרובוט לנקודת איסוף חייבת לעבוד ב טנדם עם קצב המסגרת והעיבוד של המצלמה. A mismatch יכול לגרום overshoot that knocks מוצרים מן המעביר.ת לתאם את הכוונון עם מערכת הראייה על ידי הוספת קוהדות זמן מת (Sthor) לחזות את הראייה אם תעכב יותר מדגימה את הדגימה זמן עיבוד.

עבור קווי אריזה המשתמשים בשליטה מבוססת משקל (למשל, מזון פרימיום או מיכלים כימיים), הרגולטורים PID חייבים להיות מכוונים למזער overfill בעת עמידה בסובלנות רגולטורית.כאן משתנה התהליך הוא לעתים קרובות אות תא עומס שיש לו טבעת מכנית טעונה.

אימות ותחזוקה

לאחר כוונון, לאמת ביצועים עם שינויים משמעותיים במספר נקודות הפעלה שונות. השתמש בממדדים כמו ISE (המורכב משגיאה מרובעת) או ITAE (בשילוב של טעות מוחלטת במשקל זמן) כדי להשוות את איכות הכוונון.תתגובות בסיס שיא וקבוע מחדש לאחר אירועי תחזוקה מרכזיים (החלפת מכונות, התאמות מתח, ניקוי). מתקנים רבים עכשיו להשתמש בנתונים המבוססים על ביצועים מתמידים של ניתוח אותות שידורים ופסת דגלים.

מחקר: High-Speed Bottling

צמח אריזה משקה השתמש בגישה Zegler-Nichols מוגברת כדי לכוון את הלולאות PID לשלוט הטיטים כי הבקבוקים המסלולים עד ארבעה נתיבים. כוונון ידני ראשוני גרם טיפ בקבוק מופרז 120 בקבוקים לדקה.לאחר יישום ניתוח מבחן צעד וצמצום הרווח הנגזר על ידי 40% תוך הוספת מסנן נמוך 2Hz, הטיפ צנח מ -3 עד 0.1% ל- 0.

משאבים חיצוניים לקריאה עמוקה יותר

  • (FLT:0)MathWorks PID Tuning Documentationmentalph:1) - כלי MATLAB הרשמי עבור עיצוב אוטומטי ומדריךי PID.
  • (FLT:0)Control Guru - מעשי PID TuningofLT 1:1 - טכניקות בעולם האמיתי וגליונות להפיץ עבור בקרת תהליכים.
  • (FLT:0)ISA PID Tuning GuideFLT:1 - תקן התעשייה המליץ על שיטות של האגודה הבינלאומית של אוטומציה.
  • (FLT:0)AutomationDirect PID TutorialsveFLT:1) - מודולים הכשרה חינם על יסודות PID עבור אריזה וטיפול בחומר.

מסקנה

כוונון PID אמין נשאר אבן הפינה של מערכות מיון ואריזות אוטומטיות בעלות ביצועים אוטומטיים. על ידי הבנת הדינמיקה של התהליך, בחירת שיטת כוונון מתאימה, ותשומת לב לאי-ידיות כמו רעש, רוח, ולא ליניאריות, מהנדסים יכולים להשיג שליטה הדוקה הממקסימה את דרך ספוט ומפחיתה את הפסולת.