Proportional, Integral 및 파생 통제의 밑에

Proportional, Integral 및 Derivative (PID) 통제는 통제 시스템 기술설계에 있는 기본적인 개념입니다. 그것은 로봇 공학, 온도 조종 및 산업 자동화를 포함하여 각종 신청에서 널리 이용됩니다. PID 통제의 각 성분이 효과적인 통제 시스템을 디자인하기를 위해 결정하는 방법을 이해하십시오.

PID 제어란?

PID 제어는 연속적으로 원한 setpoint와 측정 프로세스 변수 사이의 차이로 오류 값을 계산하는 피드백 제어 루프 메커니즘입니다. 컨트롤러는 프로세스 제어 입력을 조정하여 오류를 최소화하려고합니다. PID 제어의 세 가지 구성 요소는 다음과 같습니다.

비례 제어 (P)
적분 제어 (I)
파생 통제 (D)

Proportional 통제

Proportional 제어는 가장 간단한 형태의 제어입니다. 그것은 현재 오류 값에 비례하는 출력을 생산합니다. 주요 아이디어는 프로세스 변수가 설정점에서 얼마나까지 근거하여 수정을 적용하는 것입니다.

비례적인 용어는 다음과 같이 표현될 수 있습니다:

입력(P) = Kp × 에러]

위치:

Kp = Proportional 이득
Error = Setpoint - 프로세스 변수

비례 이득 (Kp)을 증가하는 것은 통제 시스템의 응답도를 증가합니다. 그러나, 너무 높은 이득은 불안정성과 과도한 진동에 지도할 수 있습니다.

Integral 통제

Integral 제어는 시간 이상 축적 된 오류를 해결합니다. 그것은 오류 값과 통합하여 전체 오류에 따라 보정을 제공합니다. 이것은 비례 제어만으로 발생할 수있는 안정 상태 오류를 제거 할 수 있습니다.

의약은 mathematically 표현될 수 있습니다:

출력 (I) = 키 × 오류 dt

위치:

Ki = 적분 이득
] 오류 dt = 시간 초과 오류의 적분

오류를 통합함으로써, 완전한 제어는 0에 대한 꾸준한 상태 오류를 구동 할 수 있습니다. 그러나 과도한 완전한 이득 (Ki)는 과잉 및 불안정성을 이어질 수 있습니다.

Derivative 통제

Derivative 통제는 변화의 그것의 비율에 근거를 둔 미래 과실을 예측합니다. 그것은 습기를 공급 효력을, 체계 안정성 개량하고 지나치게 감소시킵니다. 유래물 기간은 anticipating 체계 행동을 위해 유용하 그러므로 반응합니다.

파생 용어는 다음과 같이 표현 될 수 있습니다:

출력(D) = Kd ×(d(Error)/dt)

위치:

Kd = 파생적 이득
d(Error)/dt = 시간에 대한 존중과 오류의 파생

유도적인 용어를 추가하면 컨트롤러는 오류로 변경하기 위해 더 효과적으로 반응 할 수 있으며, 더 부드러운 시스템 동작을 선도합니다. 그러나 훨씬 파생적 인 이득 (Kd)는 소음을 증폭하고 불안정성으로 이어질 수 있습니다.

PID 제어

실제로 PID 제어는 최적의 성능을 달성하기 위해 모든 3 개의 구성 요소를 결합합니다. PID 컨트롤러 출력의 일반적인 공식은 다음과 같습니다.

출력 = Kp × Error + Ki × 횟수 + Kd × (d(Error)/dt)

PID 컨트롤러 조정은 특정 응용 프로그램에 대한 원하는 응답을 달성하기 위해 이득 (Kp, Ki, Kd)을 조정하는 것을 포함한다. 이 과정은 시스템 안정성과 성능을 보장하기위한 중요한 것입니다.

PID 제어의 응용

PID 관제사는 각종 분야에서 널리 이용됩니다, 다음을 포함하여:

온도 조종 시스템
모터의 속도 제어
로봇 및 자동화
공정제어
항공의 비행 제어 시스템

PID 제어 능력에서 이러한 응용 프로그램의 각은 오류를 최소화하고 안정성을 보장하면서 원하는 설정점을 유지하도록합니다.

PID 컨트롤러에 대한 조정 방법

다음과 같은 튜닝 PID 컨트롤러에 대한 몇 가지 방법이 있습니다.

Ziegler-Nichols 방법
시험 및 오류 방법
소프트웨어 기반 조정
Model-Based 디자인

각 방법은 그것의 이점이 있고 통제 시스템의 특정한 필요조건에 근거를 둔 선정될 수 있습니다.