Usoro Njikwa PID na Akpaaka
N'ụwa nke akpaaka ụlọ ọrụ mmepụta ihe, idobe usoro kwụsiri ike ma zubere iche bụ ihe dị mkpa. Ma ọ bụ idobe okpomọkụ oven na uru kpọmkwem, idobe ọkwa mmiri mmiri na tankị, ịchịkwa ọsọ nke moto mbufe, ma ọ bụ ijikwa nrụgide na sistemụ ikuku - ihe niile chọrọ atụmatụ njikwa a pụrụ ịdabere na ya. Otu n'ime usoro ndị a na-ejikarị eme ihe n'ihi mfe ya, irè ya, na mfe nke itinye n'ọrụ bụ njikwa PID (Proportional-Integral-Derivative). Isiokwu a na-atụle echiche ndị bụ isi nke PID, otu akụkụ ọ bụla si arụ ọrụ, ojiji ya na akpaaka, na omume nhazi maka arụmọrụ sistemụ kacha mma.
Kedu ihe bụ njikwa PID?
PID bụ algọridim njikwa nzaghachi nke na-agbakọ akara njikwa dabere na ọdịiche dị n'etiti uru ntụaka (setpoint) na uru a tụrụ (usoro mgbanwe/PV). A na-akpọ ọdịiche a njehie ahụ. Ebumnuche nke njikwa PID bụ ibelata njehie ahụ ngwa ngwa o kwere mee n'emeghị ka sistemụ ahụ na-agbagharị nke ukwuu ma ọ bụ ghara ịdị na-eguzosi ike.
N'ozuzu, onye njikwa ga-emepụta mmepụta (dịka ọmụmaatụ, oghere valvụ, voltaji moto, ma ọ bụ okirikiri ọrụ PWM) nke na-emetụta usoro ahụ. Sensọ na-agụ mmepụta ahụ ma tụnyere ya na ebe a na-ahazi ya. Okirikiri a na-aga n'ihu na-aga n'ihu na PLC, DCS, ma ọ bụ onye njikwa agbakwunyere.
Usoro bụ isi nke ụdị PID na-aga n'ihu:
u(t) = Kp e(t) + Ki ∫ e(t) dt + Kd · (de(t)/dt)
Na sistemụ dijitalụ (dịka PLCs), a na-eme mgbakọ na mwepụ n'ụzọ dị iche iche dabere na oge nlele ụfọdụ.
Ihe mejupụtara PID: P, I, na D
1) Nhazi (P)
Akụkụ nha nhata ahụ na-enye nzaghachi dabara na oke njehie dị ugbu a. Ọ bụrụ na njehie ahụ buru ibu, mmepụta mmezi ahụ ga-adịkwa ukwuu. Uru ya bụ nzaghachi ngwa ngwa na dị mfe.
Agbanyeghị, njikwa naanị P na-ahapụkarị njehie ọnọdụ kwụsiri ike (njehie ahụ na-adịgide mgbe sistemụ ahụ kwụsiri ike). Dịka ọmụmaatụ, na njikwa okpomọkụ, okpomọkụ nwere ike ịda ntakịrị n'okpuru ebe a na-ahazi ya n'ihi na ike mmezi P na-ebelata ka njehie ahụ na-ebelata.
Isi paramita: Kp (uru nhata)
– Kp pere mpe: nzaghachi nwayọ, ogologo oge ịpụ n'anya njehie.
– Kp buru oke ibu: ihe egwu nke oke ibu na oscillation.
2) Integral (I)
Akụkụ dị n'ime ya na-achịkọta njehie ndị ahụ ka oge na-aga. Ọrụ ya bụ iwepụ njehie ndị na-adịgide adịgide, n'ihi na ọbụna obere njehie ga-anọgide na-akpali mmepụta ahụ ruo mgbe njehie ahụ rutere efu.
Nsogbu dị na ya bụ na integrals nwere ike ibelata nzaghachi ma nwee ike ịmepụta overshoot ma ọ bụ oscillation ma ọ bụrụ na ha na-eme ihe ike nke ukwuu. Nsogbu ọzọ a ma ama bụ integrals nke integrals, ebe integrals "na-agbakọta" nke ukwuu mgbe actuator ruru oke kachasị/kachasị nta ya (afọ ojuju).
Isi paramita: Ki (uru dị n'ime) ma ọ bụ mgbe ụfọdụ a na-egosi ya dị ka Ti (oge dị n'ime)
– Ki dị obere: njehie ọnọdụ kwụsiri ike na-apụ n'anya nwayọ nwayọ.
– Ki buru oke ibu: oke oke ibu, oscillation, na o nwere ike ịda ada.
3) Ihe e ji aka mee (D)
Akụkụ nke ihe e si na ya nweta na-ebu amụma banyere mgbanwe njehie site n'ileba anya na ọnụego mgbanwe ya. D nwere ike inye aka belata oke ma melite nkwụsi ike, ọkachasị na sistemụ ndị nwere ike ịgbagharị.
Agbanyeghị, ihe ndị e ji emepụta ihe na-enwe mmetụta dị ukwuu na mkpọtụ sensọ. N'ihe atụ mkpọtụ, D nwere ike ime ka mmepụta ahụ daa. Ya mere, a na-ejikarị nzacha (dịka ọmụmaatụ, nzacha dị ala) ma ọ bụ tinye ya dị ka ihe e ji emepụta ihe nke PV (kama njehie) iji belata mmetụta nke mgbanwe ebe a na-etinye ihe mberede.
Isi paramita: Kd (nweta ihe mgbakwunye) ma ọ bụ Td (nke ewepụtara oge)
– Kd dị obere: mmetụta nke ịda mmiri anaghị apụta ìhè nke ọma.
– Kd buru oke ibu: ihe si na ya pụta na-enwe mmetụta mkpọtụ, sistemụ ahụ nwere ike ghara inwe ahụ iru ala ma ọ bụ kwụsie ike.
Gịnị mere PID ji ewu ewu na akpaaka?
A na-ewu ewu PID maka ọtụtụ ihe bara uru:
1. Mfe itinye n'ọrụ: Ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ PLC niile na DCS nwere blọk ọrụ PID arụnyere n'ime ya.
2. Ọ na-agbanwe agbanwe nke ukwuu: Enwere ike iji ya mee ihe n'ọtụtụ usoro (okpomọkụ, ọkwa, mmiri, ọsọ, nrụgide).
3. Achọghị ụdị mgbakọ na mwepụ zuru ezu: N'adịghị ka njikwa dabere na ụdị, enwere ike ịhazi PID site na iji usoro nnwale.
4. Arụmọrụ zuru oke maka ọtụtụ mkpa ụlọ ọrụ mmepụta ihe: Maka ọtụtụ usoro, PID "dị mma" na ọnụ ala dị ala.
Agbanyeghị, PID abụghị ihe ngwọta maka ikpe niile—dịka ọmụmaatụ, na usoro ndị na-abụghị nke kwụ ọtọ, ndị nwere oge nwụrụ anwụ buru ibu, ma ọ bụ usoro ndị nwere ọtụtụ mgbanwe na-akpakọrịta nke ọma. N'ọnọdụ ndị a, njikwa dị elu (dịka ọmụmaatụ, MPC) na-adịkarị mma karịa.
Ihe atụ nke ngwa PID na ụlọ ọrụ
1. Njikwa okpomọkụ (ihe na-ekpo ọkụ/oven/boiler)
PV: okpomọkụ nke thermocouple/RTD
Mmepụta: ike okpomọkụ (SSR/thyristor) ma ọ bụ oghere valvụ uzuoku
Nsogbu: okpomọkụ inertia na oge ọnwụ.
2. chịkwaa ọkwa tankị ahụ
PV: ọkwa mmiri mmiri (ihe na-ebugharị ultrasonic/nrụgide)
Mmepụta: oghere valvụ mbata ma ọ bụ ọsọ mgbapụta
Ihe ịma aka: nsogbu sitere na mpụta na mgbanwe njupụta.
3. Njikwa ọsọ moto
PV: RPM nke koodu ntinye/tachometer
Mmepụta: mgbaàmà na draịvụ VFD/servo
Ihe ịma aka: mgbanwe ibu, esemokwu, na ike ọrụ igwe.
4. Njikwa nrụgide
PV: onye na-ebugharị nrụgide
Mmepụta: ihe na-eme valvụ ma ọ bụ compressor
Ihe ịma aka: nrụgide gas na usoro ọkpọkọ.
Ụkpụrụ nhazi PID (ịgbanwe)
Nhazi bụ usoro nke ịhọrọ ụkpụrụ Kp, Ki, na Kd ka sistemụ ahụ wee mezuo ihe achọrọ maka arụmọrụ: ngwa ngwa iru ebe a kapịrị ọnụ, obere oke karịrị akarị, kwụsiri ike, na iguzogide nsogbu.
E nwere ọtụtụ ụzọ nhazi a na-ahụkarị:
1) Nhazi aka (nnwale na njehie)
Usoro ndị bara uru a na-ejikarị eme ihe n'ọhịa:
– Malite na Ki = 0 na Kd = 0.
– Mee ka Kp bawanye ruo mgbe nzaghachi ahụ ga-adị ngwa ngwa, mana ọ kabeghị na-agbanwe agbanwe nke ukwuu.
- Tinye Ki nwayọ nwayọ iji wepụ njehie ọnọdụ kwụsiri ike.
– Tinye Kd ma ọ bụrụ na ọ dị mkpa iji belata oke na mkpọtụ.
Isi ihe dị mkpa iji hazie aka bụ ime obere mgbanwe, leba anya na nzaghachi nzọụkwụ (mgbanwe ma ọ bụ nsogbu nhazi), ma hụ na sistemụ ahụ ka dị nchebe.
2) Ziegler–Nichols (usoro oscillation)
Usoro ochie a: mụbaa Kp ruo mgbe sistemụ ahụ ga-agbanwe nke ọma (uru kachasị), dekọọ oge oscillation, wee gbakọọ paramita PID site na tebụl. Usoro a na-adị ngwa ngwa, mana ọ na-emepụta nnukwu outs, yabụ ọ naghị adabara mgbe niile maka usoro dị nro.
3) Nhazi onwe na ndị njikwa nke oge a
Ọtụtụ PLC/okpomọkụ na-enye atụmatụ nhazi akpaaka. Dịka ọ na-adịkarị, ngwaọrụ ahụ ga-enye akara nnwale, chọpụta nzaghachi usoro ahụ, wee gbakọọ paramita PID mbụ. Nsonaazụ ya na-adịkarị mma dịka ebe mmalite, mana ha nwere ike ịchọ mgbanwe dabere na ihe achọrọ maka usoro ahụ.
Ihe dị mkpa na mmejuputa PID dijitalụ
1. Oge nlele (Ts)
Ịsa ihe nlele nwayọ nwayọ nwere ike ime ka njikwa ahụ meghachi omume nwayọ nwayọ. Ịsa ihe nlele ngwa ngwa nwere ike ime ka mkpọtụ dịkwuo elu ma bufee CPU. Họrọ Ts dịka usoro ọrụ si dị: usoro ngwa ngwa chọrọ obere Ts, ebe usoro nwayọ nwere ike iji Ts buru ibu.
2. Njupụta mmepụta na mgbochi-windup
Mgbe mmepụta ahụ ruru oke (dịka ọmụmaatụ, 0–100%), integral ahụ nwere ike ịnọgide na-eto ma na-akpata oke ibu mgbe sistemụ ahụ laghachiri na nkịtị. Mgbochi-windup na-egbochi nchịkọta ihe ndị dị na integral na-enweghị isi.
3. Nzacha maka ihe ndị sitere na ya na PV
Ihe mmetụta na-enwekarị mkpọtụ. Ihe nzacha dị ala na-enyere aka, ọkachasị mgbe ejiri ihe D mee ihe.
4. Setpoint ramp/mmalite dị nro
Mgbanwe mberede nke ebe a na-ahazi ihe nwere ike ịkpalite oke ibu. Ime ka ebe a na-ahazi ihe na-eme ka mgbanwe ahụ dị mfe.
A na-enyocha njirisi arụmọrụ a na-ahụkarị
Na akpaaka, nhazi PID na-agbasokarị njikọta nke:
- Oge ịrị elu ngwa ngwa (oge ịrị elu ruo mgbe a ga-eme ya).
– Obere ihe karịrị akarị (anaghị agafe ebe a kapịrị ọnụ).
- Oge dị mkpirikpi (ngwa ngwa kwụsiri ike).
– Njehie dị ntakịrị na-adịgide adịgide.
– Ezigbo ike (ọ na-adịgide adịgide ọbụlagodi mgbe enwere mgbanwe na ibu/nsogbu).
Ọ bụghị ihe niile ka a ga-emezi n'otu oge. Dịka ọmụmaatụ, ịgbalịsi ike maka oge mmụba ngwa ngwa na-eme ka ihe karịrị akarị. Ya mere, nhazi na-adabere na ihe ndị kacha mkpa n'usoro: nchekwa, ịdị mma ngwaahịa, arụmọrụ ike, ma ọ bụ nkasi obi ọrụ.
Penutup
Usoro njikwa PID bụ isi ihe dị mkpa n'ọtụtụ sistemụ akpaaka n'ihi ikike ha nwere ijikwa usoro nke ọma site na mmejuputa dị mfe. Site n'ịghọta ọrụ nke ihe ndị dị na P, I, na D, na iji usoro nhazi na mmejuputa dị mma - dịka mgbochi-windup, nzacha, na oge nlele - PID nwere ike inye arụmọrụ kwụsiri ike, na-aza, na-eguzogide mmejọ n'ọtụtụ ngwa ụlọ ọrụ mmepụta ihe. N'agbanyeghị na enwere ụzọ njikwa ọgbara ọhụrụ dị elu, PID ka bụ nhọrọ kachasị mma maka ọtụtụ usoro n'ihi nguzozi arụmọrụ ya dị mma, mfe, na ọnụ ahịa.
Ọ bụrụ na ịchọrọ, enwere m ike ịgbanwe edemede a ka ọ dabara na ọnọdụ akọwapụtara (dịka ọmụmaatụ PID na Siemens/Omron PLC, njikwa okpomọkụ yana SSRs, ma ọ bụ ihe atụ nke mgbakọ na mwepụ maka sistemụ ọkwa moto/tank).
