PID REGULATOR

8/7/2019 PID REGULATOR

1/16

Postavljanjem

kriterija

PID REGULATORPID REGULATOR

Ziegler-Nicholsovemetode

Bodeov prikazfrekvencijskih

karakteritika

Analitika metoda

Metoda dominantnihpolova


2/16

PID REGULATORPID REGULATOR

Regulator tvori regulacijsko odstupanje e(t) = xR(t) - y(t), koje dalje

obrauje kako bi se dobila upravljaka veliina u(t).

Upravljaka veliina u(t) osigurava, preko izvrnog lana,

kontrolirani tok energije (materije) upravljanom procesu i na taj

nain "dranje" regulirane veliine na odreenom iznosu i uz

djelovanje poremeajnih veliina.

Upravljani proces ne moe trenutano reagirati na promjenu upravljake

veliine u(t), zbog vremenskog zatezanja, odnosno energetski(materijalni)

spremnici procesa ne mogu se trenutano puniti/prazniti.

Brzina promjena stanja energetskih (materijalnih) spremnika procesa

odreena je vremenskim konstantama.


3/16

Prema tome, struktura i parametri regulatora moraju proizai iz

strukture i parametara matematikog modela procesa.

Proces sam po sebi moe biti nestabilan. U tom sluaju regulator mora

osigurati kompenzaciju nestabilnog rada procesa.

Zato se prijenosni lan GR(s) - regulatornaziva i kompenzacijskim

lanom ili korekcijskim lanom, jer korigira dinamiku procesa.

U osnovi se pretvorba regulacijskog odstupanja e(t) u upravljaki signal

u(t) obavlja na nain prikazan slikom.


4/16

RK

DTIT

RkrK50.

RkrK60.

RkrK40.

krT80.

krT50.

krT1250.

krUTT |

Ilustracija Ziegler-Nichols metode ruba

stabilnosti

Odreivanje parametara regulatora premaZiegler-Nichols metodi ruba stabilnosti


5/16

U praksi su danas iroko u upotrebi regulatori koji se zasnivaju na P, I i

D djelovanju.

Najee koriteni standardni regulator je PID tipa.

Prijenosna funkcija PID regulatora


6/16

Iz zahtjeva za smjetaj polova u kompleksnoj ravnini (veza polova i

zahtjeva postavljenih u vremenskoj domeni) i referentnog modela2. reda, dobiju se parametri regulatora

Referenti model drugog reda se izjednai s prijenosnom funkcijomzatvorenog sustava kojeg ine PI regulator i proces I reda

21

1( ) ( )

( )11 ( ) ( )

1

R p i

z

pR p

i p i p

KsG s G s K

G sK KTG s G s

s K K K K

! !

2 2

0 0

1( ) .

2 1M

G sT s Ts^

!

( ) iR

KG s K

s!

201 0 1 0 1 01

2 2

0 1 0

2 1 2 1 2 1; ;

p i

i i

p p p p i

TT T TT K K K T

KT K K K K T

^[ [^ [^

[

! ! ! ! ! !


7/16

PID regulatorPID regulator(1)(1) ZieglerZiegler--Nicholsova metodaNicholsova metoda

(rub stabilnosti)(rub stabilnosti)Postupci odreivanja parametara regulatora su temeljeni na empirijskim

istraivanjima Zieglera i Nicholsa. Metoda ruba stabilnosti (koristi se tamogdje nije opasno dovoditi regulacijske sustave do ruba stabilnosti; bitnaiskustvena procjena)

Procedura:

Regulatoru koji se nalazi u reg. sustavu odabere se samo prop.djelovanje (iskljuuje se integralna komponenta);

Pojaanje regulatora se poveava dok se ne proizvedu trajneoscilacije konstante amplitude. Pojaanje uz koje se dobiju trajneoscilacije oznaava se kritinim (graninim) pojaanjem regulatora KRkr;

Mjeri se iznos periode oscilacija Tkr

Prema dobivenim vrijednostima KRkr i Tkr raunaju se parametri

regulatora P, PI i PID tipa prema relacijama navedenim u Tablici


8/16

PID regulatorPID regulator (1) Z(1) Z--NNMetoda ruba stabilnosti (lab. postav)Metoda ruba stabilnosti (lab. postav)

Laboratorijska maketa digitalnog sustava regulacije brzine vrtnje ASTAT


9/16

PID regulatorPID regulator MetodaMetoda

prijelazne funkcijeprijelazne funkcije

Metoda prijelazne funkcije (snima se prijelazna funkcija za otvoreni regulacijskikrug). Vrlo esto izvediva u radnim (industrijskim) uvjetima

Koristi se tamo gdje se iz sigurnosnih razloga ne moe koristiti metoda rubastabilnosti.

Ova metoda e se prikazati na primjeru procesa s izraenim mrtvim vremenom


10/16



tz

ta

0.63 Ks

Ks

hs(t)

t

aproksimacija T1TT

W

prijelazna funkcija procesa hs(t)

Kp-koeficijent pojaanja procesa

TT -mrtvo vrijeme procesa

azT tTtT !! 1;

T1 - vremenska konstanta

ta - vrijeme porasta

tz - vrijeme zadravanja

Aproksimacija odziva s PT1TTlanomkoritenjem tangente u toki infleksije W

sTss

TesT

KsG

!

11)(


11/16



RK

DT

IT

/1

a/90

a/21

TT3

TT2

TT50.

Vrijednosti parametara regulatora prema Ziegler-Nicholsoj metodiprijelazne funkcije.

1T

TK

t

tK

a

Ts

a

zs

!!


12/16

PID regulatorPID regulator (2)(2)Bodeov prikazBodeov prikaz frekvencijskihfrekvencijskih

karakteristikakarakteristika

Primjenom Bodeovog prikaza amplitudno-frekvencijske Lo(T) i fazno-frekvencijske karakteritike o(T) otvorenog sustava s regulatorom

Neophodno je uspostaviti vezu izmeu nadvienja odziva zatvorenog sustava m ifaznog osiguranja Kt, te izmeu vremena maksimuma odziva tm i frekvencijepresjeka osi nula dB [c.

Naelno dva pristupa:

Metoda tehnikog optimuma (kompenzacija najvee vremenske

konstante procesa s integralnom vrem. konstantom regulatora (TI).Dobije se nadvienje odziva sustava m=4.3%

Metoda simetrinog optimuma (simetrinih frekv. karakteristika,integralna vremenska konstanta PI regulatora TI manja je od najveevremenske konstante T1, a vea od vremenske konstante T2: T1"TI "T2).


13/16

PID regulatorPID regulator MetodaMetodadominantnih polovadominantnih polova

Metoda dominantnih polovaje u stvari analitika metoda primijenjena na PIregulator s procesom II reda

Ne postoji egzaktan analitiki postupak za odreivanje parametara regulatora zaproces drugog reda

Za proces drugog reda mora se odrediti dominantna vremenska konstanta, pa se ustvari postupak opet svodi na analitiki, s tim da su parametri regulatoradobiveni praktiki redukcijom reda sustava za 1 (reduciranjem polova, dobije

se 2 dominantna pola)


14/16

Nelinearne tehnike za sprijeavanje namatanja integratoraPrimjer:

f

d

sT1

sKT

isT

K

K

Nema utjecaja na proporcionalno i derivacijsko djelovanje


15/16

0 10 20 30 40 50 60 70 800

0. 2

0. 4

0. 6

0. 8

1

1. 2

1. 4

t (s)

nel inearna A W tehnika

bez AW

bez ogranicenja

sustav sogranienjem

Sustav bezogranienja

Nelinearna

AW tehnika


16/16

by midanby midan

Documents

PID REGULATOR