wie man einen PID-Controller einem Prozess zuordnet

Wie "bilden" Sie den Ausgang eines PID-Reglers auf einen Prozess ab?

Angenommen, Sie haben einen Widerstand, ein Thermometer und einen PID-Regler. Das Thermometer liefert Feedback und der PID-Regler kann den elektrischen Strom des Widerstands steuern. Sie möchten, dass der Widerstand bei X Grad läuft, also verwenden Sie die PID, um den Strom zu regulieren, der durch den Widerstand fließt.

Schließen Sie den PID so an, dass der Controller den Strom auf einen bestimmten Pegel einstellt, oder schließen Sie den PID so an, dass der Controller Strom zum Momentanstrom hinzufügt/subtrahiert, um den gewünschten Pegel zu erreichen?

Das heißt, steuert der Ausgang eines PID direkt den Prozessausgang oder ändert der Ausgang des Controllers ständig einen Prozessausgang, um ein gewünschtes Niveau zu erreichen?

EDIT : Whooo Mann, habe ich das geschrieben? Ich habe diese Frage vor 2 Jahren gestellt, als ich zum ersten Mal mit einer PID herumgespielt habe. Jetzt kann ich kaum verstehen, was ich gefragt habe. Auf jeden Fall lieferte die Antwort von @spehro pefhany das, wonach ich damals gesucht hatte: einen Vergleich von positions- und geschwindigkeitsbasierter Steuerung.Steuerung.

Was meinst du mit "Karte"? Der PID-Eingang ist der Fehler, der die Differenz zwischen der erforderlichen und der tatsächlichen Temperatur darstellt – die beide normalerweise durch Gleichspannungspegel dargestellt werden. Der PID-Ausgang treibt eine Art Verstärker an, der die Spannung über dem Widerstand (oder den Strom durch, je nach Verstärkertyp) anpasst. Es gibt eine nichtlineare Beziehung zwischen Widerstandsspannung und Temperatur, aber der geschlossene Regelkreis wird damit umgehen.
@Chu Ich habe meine Frage nicht sehr gut formuliert. Ich bin verwirrt, wie ich den Ausgang einer PID mit einem Prozess verbinden soll. Wird der PID-Ausgang immer verstärkt? Oder wird es eine Funktion geben, die den PID-Ausgang in einen Prozessausgang umwandelt? Oder ist das systemabhängig?
Der PID-Ausgang ist normalerweise ein Niedrigleistungssignal von einem DAC, das irgendeine Form von Verstärkung benötigt. Für das von Ihnen beschriebene System kann es zweckmäßig sein, eine Stromquelle zu verwenden.

Antworten (2)

Schließen Sie den PID so an, dass der Controller den Strom auf einen bestimmten Pegel einstellt, oder schließen Sie den PID so an, dass der Controller Strom zum Momentanstrom hinzufügt/subtrahiert, um den gewünschten Pegel zu erreichen?

Es gibt verschiedene PID-Algorithmen, die eines dieser beiden Dinge tun. Der letztere Typ wird Geschwindigkeitsalgorithmus genannt (weil er eher die Geschwindigkeit einer hypothetischen mechanischen Ventilbewegung als die Position des Ventils steuert). Da das Ventil die Integration durchführt, hatte diese Methode früher einige Vorteile - zum einen stoppt sie automatisch die Integration, wenn der Aktuator den Grenzwert erreicht, was beim Überschwingen aufgrund des Integrator-Windup hilft. Wenn Sie jedoch eine abgeleitete Steuerung verwenden, muss sie doppelt differenziert werden, was dazu führt, dass dieser Beitrag sehr laut wird.

Übrigens ist es normalerweise keine gute Idee, den Strom durch den Widerstand zu steuern. Was Sie (normalerweise) tun möchten, ist, die Leistung zu steuern . Die resultierende Nichtlinearität aus der Spannungssteuerung macht es normalerweise schwierig, den Regler über einen Bereich von Sollwerten gut abzustimmen (er wird entweder zu träge oder nicht stabil genug).

Hey @Spehro, gut gesagt. Würde es Ihnen etwas ausmachen, weitere Informationen hinzuzufügen, wie der Strom der Temperatur zugeordnet werden würde und wie "Nichtlinearität von der Spannungssteuerung den Regler normalerweise schwer einzustellen macht". Ich werde wirklich dankbar sein :)
@PeDro Der Wärmeverlust an die Umgebung ist im Allgemeinen ziemlich komplex, da er Strahlungsverluste und Fluiddynamik beinhaltet, aber wenn wir davon ausgehen, dass er linear ist (mehr oder weniger genau wahr für den leitungsgebundenen Wärmeverlust), dann haben Sie bei einer höheren Temperatur linear höhere Wärmeverluste gegenüber der Umgebung, aber quadratisch höhere Leistung mit Controller-Ausgang, wenn Sie einen festen Widerstand (I ^ 2R) mit Strom versorgen. Eine erste Annäherung besteht darin, die Quadratwurzel des Reglerausgangs von 0..1 für 0..1 Ausgang zu verwenden, sodass Sie bei 50 % Reglerausgang 70,7 % Strom, aber 50 % der vollen Leistung haben.
Ach. Das klingt recht intuitiv. Meinst du mit "von 0..1 für 0..1 Ausgang" eine Neuskalierung des Temperaturbereichs in den Strombereich? Das heißt, wenn die Temperatur in Kelvin im Bereich (273 bis 300) lag und als 300 gemessen wird, kommt ihre Wurzel auf 17,32 und dies wird dann auf den aktuellen Bereich (0 bis 2 A) skaliert. Meinten Sie das?
@PeDro Ändern des Ausgangs des Controllers von 0..1 (= 0..100%). Es hängt nicht direkt mit der Temperatur zusammen, sondern nach der PID-Berechnung.

Wenn Sie den Strom als Ihre Ausgabe betrachten, "ändert er sich ständig", wie Sie sagen. Wenn jedoch die Temperatur des Widerstands Ihr Ausgang ist, hält er sie auf dem gewünschten Niveau. Dafür ist PID da. Ihr Feedback sollte Ihre Temperatur sein und Ihre Eingabe ist " feedback - desired level"(was ' error' genannt wird). PID befasst sich mit Strom, Sie nicht.

Ja, aber wie soll ich die PID an mein System anschließen? Ist der Ausgang des PID = Strom, oder gibt es eine Funktion, die den PID-Ausgang in den erforderlichen Strom umwandelt? Ich bin verwirrt darüber, wie ich den PID-Ausgang an meinen Prozess anschließen soll (was nicht dieses Thermometer / aktuelle Beispiel ist).
Kennen Sie die Übertragungsfunktion Ihres Systems? Sie müssen die Übertragungsfunktion des Systems erhalten, und diese Funktion gibt Ihnen eine Vorstellung davon, wie der Strom mit der Temperatur zusammenhängt. Und ja, der Ausgang des PID ist aktuell.
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