Controlador PID, controlador derivado integral proporcional (controlador de derivado integral proporcional), é um algoritmo de controle extremamente importante no campo do controle industrial. Consiste em uma unidade proporcional (P), unidade integral (i) e unidade diferencial (d) três partes básicas, ajustando os parâmetros dessas três partes (KP, KI, KD) para obter controle preciso do objeto controlado.
Princípio do controlador PID
A idéia principal do controlador PID é prever o estado futuro com base no estado atual do sistema (ou seja, desvio) e no estado passado (ou seja, integral e diferencial de desvio) e ajustar a quantidade de controle de acordo, de modo que o sistema A saída pode rastrear com rapidez e precisão o valor definido. Especificamente:
- Controle proporcional (P):O efeito de controle é gerado de acordo com o tamanho do erro, quanto maior o erro, mais forte o efeito de controle. O controle proporcional pode responder rapidamente ao erro, reduzindo assim o erro no estado estacionário, mas não pode eliminar o erro de estado estacionário.
- Integral (i) Controle:Integra o erro para eliminar a diferença estática (ou seja, erro de estado estacionário). Enquanto o erro existir, o controlador integral continua a acumular controle de saída até que o erro seja zero. Uma integral muito forte aumentará o sistema superando o sistema e até fará com que o sistema oscilasse.
- Controle diferencial (d):reflete a tendência do erro, antes do efeito de controle. O controle diferencial pode reduzir a quantidade de ultrapassagem, superar a oscilação, melhorar a estabilidade do sistema e acelerar a resposta dinâmica do sistema.
Aplicação do controlador PID
Os controladores PID são amplamente utilizados em uma variedade de situações de controle industrial devido à sua simplicidade, praticidade e robustez, incluindo, entre outros,:
- Controle de temperatura:como a produção química no controle de temperatura do reator, para garantir a qualidade do produto e a segurança da produção.
- Controle de pressão:Em sistemas de automação industrial, controle preciso da pressão do fluido.
- Controle de fluxo:Controle estável do fluxo em sistemas de transporte de líquidos ou gás.
- Controle de nível de líquido:Por exemplo, o controle automático do nível da água nos tanques de água para manter o nível da água dentro do intervalo definido.
- Controle de robô:Usado para realizar o rastreamento preciso do ângulo da junta, velocidade e outros parâmetros de movimento, para que o robô possa completar uma variedade de trajetórias de movimento complexas.
- Aeroespacial:Ele desempenha um papel importante no controle de atitudes e na navegação da aeronave para garantir a estabilidade e a precisão da aeronave.
Vantagens do controlador PID
- Estrutura simples:O controlador PID tem uma estrutura simples e é fácil de realizar e depurar.
- Forte adaptabilidade:É aplicável a vários sistemas lineares e alguns sistemas não lineares e não requer modelagem precisa do modelo do sistema.
- Forte robustez:Forte capacidade e estabilidade anti-interferência, podem se adaptar a diferentes ambientes de trabalho e alterações de carga.
- Baixo custo:O custo de realização é relativamente baixo e pode ser amplamente utilizado em vários sistemas de controle de automação industrial.
Parametrização de controladores PID
O desempenho do controlador PID depende em grande parte do ajuste dos parâmetros. Os métodos de ajuste de parâmetros comumente usados incluem o método de tentativa e erro, método empírico, método de razão crítica e assim por diante. Através do ajuste razoável de parâmetros, o controlador PID pode obter o melhor efeito de controle.
Em resumo, o controlador PID é uma tecnologia madura, sistema de controle amplamente usado, seus recursos simples, práticos e robustos fazem com que ele desempenhe um papel importante no campo do controle de automação industrial.