I. RHAGYMADRODD
Mewn awtomeiddio diwydiannol a rheoli prosesau, mae rheolaeth PID (Cymesur-Integral-Gwahaniaethol) yn strategaeth reoli a ddefnyddir yn eang. Mae rheolaeth PID wedi dod yn un o'r systemau rheoli a ddefnyddir fwyaf gyda thechnoleg aeddfed yn rhinwedd ei egwyddor syml, ei chadernid cryf ac ystod eang o ymarferoldeb. Bydd y papur hwn yn cyflwyno egwyddor rheolaeth PID, ei rôl a'i gymhwysiad mewn awtomeiddio diwydiannol yn fanwl, gyda'r nod o roi dealltwriaeth gynhwysfawr a manwl i ddarllenwyr.
II. Egwyddor rheolaeth PID
Mae rheolaeth PID yn algorithm rheoli sy'n seiliedig ar adborth, mae ei egwyddor weithredol yn seiliedig ar y gwyriad rhwng mewnbwn (gwerth a roddir) ac allbwn (gwerth gwirioneddol) y system, trwy'r tri dolen gyfrannol (P), annatod (I) a gwahaniaethol (D) â'r gweithrediad, er mwyn cael y swm rheoli i reoli'r gwrthrych rheoledig. Mae'r canlynol yn disgrifio pob un o'r tri dolen o reolaeth PID:
Dolen gymesur (P)
Cyswllt cymesur yw'r cyswllt mwyaf sylfaenol mewn rheolaeth PID, ei rôl yw cyfrifo'r maint rheoli yn uniongyrchol yn ôl maint y gwyriad. Po fwyaf yw'r gwyriad, y mwyaf yw'r maint rheoli, ac i'r gwrthwyneb. Mae allbwn y cyswllt cyfrannol yn gymesur â'r gwyriad, ac felly mae ganddo gyflymder ymateb cyflymach. Fodd bynnag, mae rheolaeth gyfrannol pur yn destun gwall cyflwr cyson, hy, ar ôl i'r system gyrraedd cyflwr cyson, mae gwyriad o hyd rhwng y gwerth allbwn a'r gwerth penodol.
Dolen annatod (I)
Swyddogaeth y cyswllt annatod yw dileu'r gwall cyflwr cyson. Mae'n cronni gwyriadau'r gorffennol trwy berfformio gweithrediad annatod ar y gwyriad, a thrwy hynny gael swm rheoli sy'n gysylltiedig â hyd y gwyriad. Pan fo gwall cyflwr cyson yn y system, mae'r cyswllt annatod yn cronni'r gwyriad nes bod y gwerth allbwn yn cyrraedd gwerth penodol, gan ddileu'r gwall cyflwr cyson. Fodd bynnag, mae'r cyswllt annatod yn cyflwyno oedi cyfnod ac yn lleihau cyflymder ymateb y system.
Dolen wahaniaethol (D)
Swyddogaeth y cyswllt gwahaniaethol yw rhagfynegi tuedd y gwyriad a rhoi'r maint rheoli ymlaen llaw i atal y gwyriad. Mae'n cael swm rheoli sy'n gysylltiedig â chyfradd newid y gwyriad trwy berfformio gweithrediad gwahaniaethu ar y gwyriad. Pan fydd y gwyriad ar fin cynyddu, bydd y cyswllt gwahaniaethol yn rhoi maint rheoli negyddol ymlaen llaw, er mwyn atal y cynnydd mewn gwyriad; pan fydd y gwyriad ar fin lleihau, bydd y cyswllt gwahaniaethol yn rhoi maint rheoli cadarnhaol ymlaen llaw, er mwyn cyflymu'r gostyngiad mewn gwyriad. Gall y cyswllt gwahaniaethol wella cyflymder ymateb a sefydlogrwydd y system.
Mae allbwn y rheolydd PID yn gyfuniad llinellol o allbynnau'r cysylltiadau cyfrannol, annatod a gwahaniaethol. Trwy addasu paramedrau'r tri dolen (cyfernod cymesuredd Kp, amser annatod cyson Ti a chysondeb amser gwahaniaethol Td), gallwch newid perfformiad y rheolydd PID i addasu i wahanol wrthrychau rheoledig a gofynion rheoli.
III. Rôl rheoli PID
Mae rheolaeth PID yn chwarae rhan hanfodol mewn awtomeiddio diwydiannol, a adlewyrchir yn bennaf yn yr agweddau canlynol:
Rheolaeth fanwl gywir
Gall rheolaeth PID fod yn seiliedig ar y gwyriad rhwng mewnbwn ac allbwn y system, trwy'r tair dolen gyfrannol, annatod a gwahaniaethol ar gyfer y llawdriniaeth, er mwyn cael swm rheoli manwl gywir i reoli'r gwrthrych a reolir. Gall y rheolaeth fanwl hon fodloni gofynion cywirdeb uchel, effeithlonrwydd uchel a dibynadwyedd uchel mewn awtomeiddio diwydiannol.
Ymateb Cyflym
Mae gan gydrannau cymesurol a gwahaniaethol rheolaeth PID amser ymateb cyflym, sy'n eu galluogi i addasu maint y rheolaeth yn gyflym mewn ymateb i newidiadau yn y system. Mae hyn yn rhoi ymateb deinamig cyflym i reolaeth PID, a all sefydlogi'r system yn gyflym a chyrraedd gwerth penodol.
Sefydlogrwydd da
Gall y cyswllt annatod mewn rheolaeth PID ddileu'r gwall cyflwr cyson, fel nad oes unrhyw wyriad rhwng y gwerth allbwn a'r gwerth penodol ar ôl i'r system gyrraedd cyflwr cyson. Ar yr un pryd, gall y cyswllt gwahaniaethol ragweld tuedd y gwyriad a rhoi'r maint rheoli ymlaen llaw i atal cynhyrchu gwyriad, er mwyn gwella sefydlogrwydd y system.
Hyblygrwydd cryf
Gall rheolaeth PID addasu'r paramedrau yn hyblyg yn unol â gwahanol wrthrychau rheoledig a gofynion rheoli. Trwy newid gwerthoedd y cyfernod cymesuredd Kp, cysonyn amser annatod Ti a chysondeb amser gwahaniaethol Td, gellir newid perfformiad y rheolydd PID i addasu i wahanol senarios cais. Mae'r hyblygrwydd hwn yn gwneud rheolaeth PID yn berthnasol iawn mewn cymwysiadau ymarferol.
IV. Cymhwyso rheolaeth PID mewn awtomeiddio diwydiannol
Mae gan reolaeth PID ystod eang o gymwysiadau ym maes awtomeiddio diwydiannol, gan gynnwys ond heb fod yn gyfyngedig i'r agweddau canlynol:
Rheoli tymheredd:yn y diwydiannau cemegol, fferyllol, bwyd a diwydiannau eraill mae angen rheoli'r tymheredd yn gywir i sicrhau ansawdd y cynnyrch a diogelwch cynhyrchu, gall rheolwr PID fod yn seiliedig ar y synhwyrydd tymheredd i gasglu'r signal tymheredd a'r gwyriad rhwng gwerth penodol y gweithrediad a rheolaeth allbwn i reoli'r offer gwresogi neu oeri er mwyn cyflawni rheolaeth fanwl gywir ar y tymheredd.
Rheoli pwysau:yn yr olew, nwy, trin dŵr a diwydiannau eraill mae angen i bwysau piblinell neu gynhwysydd i sicrhau gweithrediad diogel y system, gellir addasu rheolwr PID trwy allbwn y falf neu'r pwmp i gyflawni rheolaeth fanwl gywir ar y biblinell neu bwysau'r cynhwysydd.
Rheoli llif:ym maes cyflenwad dŵr, cyflenwad nwy, trin carthffosiaeth a meysydd eraill mae angen rheoli llif hylifau neu nwyon yn gywir i sicrhau gweithrediad arferol y system, gellir addasu rheolwyr PID trwy agor pympiau neu falfiau i gyflawni rheolaeth gywir o lif hylifau neu nwyon.
Yn ogystal, mae rheolaeth PID hefyd yn cael ei ddefnyddio'n helaeth mewn rheolaeth roboteg, awyrofod, systemau pŵer, rheoli cludiant a meysydd eraill ar gyfer awtomeiddio diwydiannol i ddarparu cefnogaeth dechnegol gref ac amddiffyniad.
V. Crynodeb
Mae rheolaeth PID fel algorithm rheoli clasurol yn chwarae rhan hanfodol mewn awtomeiddio diwydiannol a rheoli prosesau. Mae'n trwy'r tri dolen gyfrannol, annatod a gwahaniaethol ar gyfer gweithredu'r union swm rheoli i reoli'r gwrthrych a reolir i wireddu rheolaeth fanwl gywir y system, ymateb cyflym a sefydlogrwydd da a nodweddion eraill. Ar yr un pryd, mae gan reolaeth PID hefyd hyblygrwydd cryf a gellir seilio'r gallu i addasu ar wahanol wrthrychau rheoledig a gofynion rheoli i addasu'r paramedrau'n hyblyg i addasu i wahanol senarios cais. Gyda datblygiad parhaus a chynnydd technoleg awtomeiddio diwydiannol bydd rheolaeth PID yn parhau i chwarae rhan bwysig yn y dyfodol ar gyfer datblygu awtomeiddio diwydiannol i wneud mwy o gyfraniadau.