Regulator PID w falownikach Sanyu
Regulacja PID jest klasyczna metodą sterowania procesem, poprzez operacje wykonywane w oparciu o sygnał pochodzący ze sprzężenia zwrotnego na sygnał sterujący. Operacja wykonywana jest schematycznie poprzez wykorzystanie członów proporcjonalnego, całkującego i różniczkującego. Doskonale nadaje się do sterowania procesem przepływu, kontroli ciśnienia i temperatury. Poniżej przedstawiamy prosty schemat blokowy sterowania procesem.
Gdy źródłem częstotliwości jest PID – funkcja P0.01 ma wartość 5, grupa funkcji jest aktywna. Ten parametr określa ilość przesyłanych przez dany kanał procesu PID. Ustawiania wartość procesu PID jest wartością względną, gdzie 100 % odpowiada 100 % wartooeci sygnału sprzężenia zwrotnego sterowanego systemu, który zawsze wykonuje obliczenia zgodne ze względną wartością z przedziału 0 – 100 %. Uwaga: multi segment daje pozwolenie na realizację ustawionych parametrów z grupy funkcji PA.
Wyjście PID ma dodatnią charakterystykę: gdy sygnał sprzężenia zwrotnego jest większy niż podawany z PID i tylko wtedy, gdy częstotliwość wyjściowa przetwornicy częstotliwości jest zmniejszana, PID jest w stanie osiągnąć równowagę. Przykład – PID kontrola naprężenia podczas nawijania.
PID jest najbardziej klasyczną metoda kontroli procesu, każda część odgrywa różną rolę w działaniu regulatora a sama regulacja odbywa się według poniżej opisanej metody:
Człon proporcjonalny (Kp): określa wzmocnienie regulatora PID, im większy tym mocniejsza regulacja Gdy wynosi 100, to rozbieżność pomiędzy sygnałem sprzężenia zwrotnego a sygnałem zadanym wynosi 100 %. Regulacja amplitudy regulatora PID za pomocą poleceń częstotliwości wyjściowej odbywa się maksymalna wartością częstotliwości ( człon całkujący i różniczkujący jest ignorowany). Jeżeli sprzężenie zwrotne i wartość zadana maja odchylenie a wyjście o odchylenie jest w stałej proporcji, to sygnał regulacji również będzie stały. Sterowanie proporcjonalne jest w stanie bardzo szybko reagować na zmiany ale nie pozwala na uzyskanie synchronicznej kontroli. Im większe wzmocnienie, tym większa szybkość regulacji, która gdy będzie zbyt duża, to może doprowadzić do oscylacji. W tej metodzie ustawiony jest dość długi czas całkowania i wartość sygnału zadanego, metoda obserwuje błąd statyczny sygnału sprzężenia zwrotnego i wartości zadanej. Jeżeli powstały błąd zmienia wartość sygnału zadanego na przeciwną.
Czas całkowania (Ti): Określa kontrole prędkości PID względem odchylenia sprzężenia zwrotnego od wartośći zadanej. Gdy rozbieżność pomiędzy sygnałem sprzężenia zwrotnego a wartością zadaną wynosi 100 %, to zintegrowany kontroler ( ignoruje działanie proporcjonalne lub różniczkujące ) dokonuje płynnej regulacji w tym okresie aż do osiągnięcia częstotliwości maksymalnej. Im krótszy czas całkowania, tym mocniejsza regulacja. Jeśli sprzężenie zwrotne i sygnał zadany maja odchylenie, to należy dążyć do stałego sygnału wyjściowego do momentu istnienia odchylenia a następnie kontynuować wzrost do momentu usunięcia błędu stanu ustalonego. Gdy regulacja okaże się zbyt mocna, to może mieć miejsce przeregulowanie i system stanie się niestabilny przez cały czas trwania przeregulowania i należy go ustabilizować, ponieważ mogą również wystąpić oscylacje. Charakterystyka drgań spowodowanych przez przeregulowanie: sygnał sprzężenia zwrotnego wchodzi w drgania, wokół wartości sygnału zadanego a amplituda powiększa się do momentu powstawania drgań. Regulacja czasu całkowania zazwyczaj przeprowadzana jest krok po kroku od wartości najmniejszej do największej i należy uważnie obserwować skuteczność uzyskanej regulacji aż do momentu osiągnięcia zadanej prędkości.
Czas różniczkowania (Td): Określa siłę sygnału PID na szybkość zmian odchylenia sygnału sprzężenia zwrotnego i wartości zadanej. Kiedy siła sygnału sprzężenia zwrotnego zmienia się o 100 % w dany okresie czasu, to sygnałem regulacji jest wartość odpowiadająca częstotliwości maksymalnej. Im dłuższy czas różniczkowania , tym mocniejszy jest sygnał sterujący. Gdy odchylenie pomiędzy sygnałem sprzężenia zwrotnego a wartością zadaną regulowane jest za pomocą wyjścia proporcjonalnego, który zmienia wartość tego odchylenia, to taka regulacja jest właściwa tylko w odniesieniu do kierunku i skali zmian odchylenia, ale nie ma z nimi związku. Funkcja kontroli za pomocą różniczkowania przeznaczona jest to regulacji sygnału sprzężenia zwrotnego i powstrzymania jego zmian w odniesieniu do. Podczas regulacji należy postępować ostrożnie, aby nie zwiększyć zakłóceń w systemie.
