کنترل PID ، که مخفف کنترل متناسب - انتگرال - مشتق است ، یک الگوریتم کنترل گسترده در درایوهای فرکانس متغیر (VFDS) است. من به عنوان یک تأمین کننده VFD ، من اهمیت پیکربندی مناسب پارامترهای کنترل PID را برای دستیابی به عملکرد بهینه در برنامه های مختلف درک می کنم. در این وبلاگ ، برخی از بینش ها را در مورد نحوه پیکربندی این پارامترها در VFD به اشتراک می گذارم.
درک اصول کنترل PID در VFD ها
قبل از غواصی در فرآیند پیکربندی ، درک این نکته ضروری است که هر مؤلفه الگوریتم کنترل PID در یک VFD چه کاری انجام می دهد.
اصطلاح متناسب (P) متناسب با خطای فعلی بین نقطه تنظیم و متغیر فرآیند است. افزایش متناسب بیشتر باعث می شود سیستم سریعتر به خطاها پاسخ دهد. با این حال ، اگر سود بسیار بزرگ باشد ، می تواند منجر به بیش از حد و بی ثباتی شود.
اصطلاح انتگرال (i) خطا را با گذشت زمان جمع می کند. این امر به از بین بردن خطای پایدار - حالت کمک می کند ، به این معنی که حتی اگر یک خطای ثابت کوچک وجود داشته باشد ، اصطلاح انتگرال به تدریج خروجی را تنظیم می کند تا متغیر فرآیند به نقطه تنظیم نزدیک شود. اما یک افزایش بزرگ یکپارچه می تواند باعث ناپایدار شدن سیستم شود و ممکن است منجر به نوسانات شود.
اصطلاح مشتق (D) براساس میزان تغییر خطا است. این خطاهای آینده را پیش بینی می کند و به کاهش نوسانات و بهبود ثبات سیستم کمک می کند. با این حال ، اصطلاح مشتق به نویز حساس است و افزایش مشتق بزرگ می تواند باعث تقویت نویز و باعث بی ثباتی شود.
مرحله 1: برآورد پارامتر اولیه
هنگام شروع فرآیند پیکربندی ، ایده خوبی است که برخی از تخمین های اولیه برای پارامترهای PID داشته باشید. بسیاری از VFD ها با مقادیر پارامتر PID پیش فرض مناسب برای برنامه های عمومی مناسب هستند. این ارزش ها اغلب مبتنی بر شیوه های صنعت مشترک است.
برای افزایش متناسب (KP) ، یک نقطه شروع مشترک این است که آن را با مقدار نسبتاً کم تنظیم کنید. این اجازه می دهد تا سیستم بدون ایجاد بیش از حد بیش از حد به خطاها پاسخ دهد. یک قانون خوب این است که با مقداری شروع شود که پاسخ متوسطی به خطاهای کوچک می دهد.
زمان انتگرال (TI) را می توان در ابتدا با یک مقدار نسبتاً طولانی تنظیم کرد. یک زمان جدایی ناپذیر به این معنی است که عمل انتگرال کند خواهد بود ، که به جلوگیری از تصحیح بیش از حد کمک می کند.
زمان مشتق (TD) را می توان در ابتدا روی صفر یا مقدار بسیار کمی تنظیم کرد. از آنجا که اصطلاح مشتق به نویز حساس است ، با شروع مقدار کمی خطر تقویت نویز و ایجاد بی ثباتی را کاهش می دهد.
مرحله 2: تنظیم سود متناسب
پس از تخمین های اولیه ، مرحله بعدی تنظیم سود متناسب است. شما می توانید این کار را با افزایش تدریجی سود متناسب در هنگام مشاهده پاسخ سیستم انجام دهید.
با استفاده از یک تغییر مرحله کوچک در نقطه تنظیم شروع کنید. با افزایش سود متناسب ، متوجه خواهید شد که سیستم با سرعت بیشتری به تغییر نقطه تنظیم پاسخ می دهد. با این حال ، اگر سود بسیار بزرگ باشد ، سیستم از نقطه تنظیم استفاده می کند و ممکن است شروع به نوسان کند.
هدف این است که ارزش سود متناسب را پیدا کنید که بدون فشار بیش از حد پاسخ سریع می دهد. برای رعایت متغیر فرآیند و خروجی VFD می توانید از اسیلوسکوپ یا ویژگی های نظارت VFD استفاده کنید.
مرحله 3: تنظیم زمان انتگرال
پس از تنظیم سود متناسب ، وقت آن است که زمان انتگرال را تنظیم کنیم. اصطلاح انتگرال برای از بین بردن خطای پایدار - حالت استفاده می شود.
اگر خطای ثابت بین نقطه تنظیم و متغیر فرآیند پس از حل و فصل سیستم وجود داشته باشد ، این بدان معنی است که عمل انتگرال به اندازه کافی قوی نیست. شما می توانید زمان انتگرال را برای افزایش سود انتگرال کاهش داده و سرعت حذف خطای پایدار - حالت را کاهش دهید.
با این حال ، مراقب باشید که زمان انتگرال را بیش از حد کاهش ندهید. یک زمان انتگرال بسیار کوتاه می تواند باعث ناپایدار شدن سیستم شود و ممکن است منجر به نوسانات شود. پاسخ سیستم را هنگام تنظیم زمان انتگرال مشاهده کنید و مقداری را پیدا کنید که خطای پایدار - حالت را از بین می برد بدون اینکه باعث بی ثباتی شود.
مرحله 4: خوب - تنظیم زمان مشتق
از اصطلاح مشتق برای بهبود ثبات سیستم و نوسانات مرطوب استفاده می شود. اگر سیستم پس از تنظیم شرایط متناسب و یکپارچه در حال نوسان است ، می توانید زمان مشتق را افزایش دهید.
با این حال ، همانطور که قبلاً ذکر شد ، اصطلاح مشتق به سر و صدا حساس است. بنابراین ، با یک مقدار بسیار کوچک شروع کنید و ضمن نظارت بر پاسخ سیستم ، آن را به تدریج افزایش دهید. متوجه خواهید شد که با افزایش زمان مشتق ، نوسانات کاهش می یابد. اما اگر زمان مشتق خیلی زیاد باشد ، سیستم ممکن است لاغر شود یا به دلیل تقویت نویز ممکن است به صورت نامنظم پاسخ دهد.
ملاحظات عملی
در برنامه های واقعی جهانی ، هنگام پیکربندی پارامترهای کنترل PID در یک VFD ، چندین ملاحظات عملی وجود دارد.
خصوصیات بار: بارهای مختلف دارای خصوصیات متفاوتی مانند اینرسی ، اصطکاک و میرایی هستند. به عنوان مثال ، یک بار زیاد اینرسی به یک پاسخ آهسته تر و پارامترهای مختلف PID در مقایسه با بار کم تحرک نیاز دارد. هنگام تنظیم پارامترهای PID باید ویژگی های بار را در نظر بگیرید.
سر و صدا و اختلالات: سر و صدا و اختلالات در سیستم می تواند بر عملکرد کنترل PID تأثیر بگذارد. همانطور که قبلاً ذکر شد ، اصطلاح مشتق به ویژه نسبت به سر و صدا حساس است. برای کاهش تأثیر نویز بر روی سیستم ممکن است شما نیاز به استفاده از فیلترها یا تکنیک های دیگر داشته باشید.
ایمنی و محافظت: هنگام تنظیم پارامترهای PID ، اطمینان از ایمن و محافظت از سیستم مهم است. شما باید محدودیت های مناسبی را برای خروجی VFD تعیین کنید تا از جریان بیش از حد ، ولتاژ و سایر شرایط خطرناک جلوگیری کنید.
محصولات VFD ما و قابلیت های PID آنها
به عنوان یک تأمین کننده VFD ، ما طیف گسترده ای از محصولات مناسب برای برنامه های مختلف را ارائه می دهیم. مادرایو فرکانس برای موتور سه فازبرای ارائه کنترل دقیق برای موتورهای سه فاز طراحی شده است. این قابلیت کنترل PID پیشرفته دارد که می تواند به راحتی برای برآورده کردن نیازهای خاص برنامه شما پیکربندی شود.
ماVFD در فضای بازبرای مقاومت در برابر شرایط سخت محیطی ساخته شده است. این الگوریتم های کنترل PID قوی است که از عملکرد پایدار حتی در محیط های چالش برانگیز در فضای باز اطمینان می یابد.
دراینورتر درایوعرضه ما به دلیل راندمان و انعطاف پذیری بالای آن شناخته شده است. پارامترهای کنترل PID در درایوهای اینورتر ما می توانند برای بهینه سازی عملکرد انواع مختلف بارها تنظیم شوند.
پایان
پیکربندی پارامترهای کنترل PID در VFD یک گام مهم برای دستیابی به عملکرد بهینه است. با درک اصول کنترل PID ، با شروع تخمین های اولیه و تنظیم دقیق هر پارامتر ، می توانید اطمینان حاصل کنید که سیستم VFD شما به سرعت ، با دقت و پایدار پاسخ می دهد.
اگر به محصولات VFD ما علاقه مند هستید و به اطلاعات بیشتری در مورد پیکربندی کنترل PID یا هر جنبه فنی دیگر نیاز دارید ، برای بحث در مورد تهیه با ما تماس بگیرید. ما تیمی از متخصصان داریم که می توانند در انتخاب VFD مناسب و پیکربندی پارامترهای PID برای برنامه خاص خود به شما کمک کنند.
منابع
- Ogata ، K. (2010). مهندسی کنترل مدرن. سالن Prentice.
- Åström ، KJ ، & Murray ، RM (2010). سیستم های بازخورد: مقدمه ای برای دانشمندان و مهندسان. انتشارات دانشگاه پرینستون.