Automasjon PI&D regulatoren.

[sykkapac]

 Jeg har nettopp begynt med reguleringsteknikk og prøver å få en forståelse på PID regulatoren.

 

 

Jeg forstår at regulatoren er komponenten som skal styre en prosess. Den består av en sammenligner og en forsterker. Den beregner regulerings-avviket (sammenligner) og sender det til forsterkningene (P-ledd, I og D) som kalkulerer hvor mange mA (4-20mA) som skal bli sendt til et pådragsorgan (I/P omformer) for å nå setpunkt. 

 

P-regulering betyr proporsjonal regulering, som betyr at utgangsignalet fra regulatoren er proporsjonalt med differansen mellom set-punkt og målesignal (hva betyr dette egentlig?) 

Jeg vet at det kun gir mer/mindre pådrag for å nå setpunkt, men hvorfor blir det alltid er stasjonært avvik? Er det ikke alltid er avvik mellom setpunkt og er-verdi?

 

Spørsmålet er hva proporsjonal regulering egentlig betyr og hvorfor det oppstår et stasjonært avvik. 

 

Jeg svarte kanskje på mitt eget spørsmål her, men det hjelper kanskje med en annen måte å forstå det på

 

----------------

 

Når er jeg søkt meg opp litt mer. P-båndet skal altså bare forsterke eller forminske output når det er avvik, men når det er et minimalt avvik mellom setpunkt, blir P-bånd forsterkningen så liten at den ikke hjelper. Da kommer I-tiden inn, som skal fikse det lille restavviket til avviket er nært null. Korrekt?

 

Med for høy P-tid vil reguleringen "overshoot" og bli ustabil. For lav og reguleringen vil bli treg. Med for rask I-tid vil reguleringen bli ustabil, og for lav I-tid vil den bruke for lang tid på å fikse restavviket. D-tiden skal forsenke raske-endringer i utgangsignalet, slik at reguleringen blir stabil. Om det er mye forstyrrelser i reguleringen vil derivasjonstiden hele tiden prøve å forsenke utgangen, og da blir reguleringen igjenn ustabil. Derfor er det vanlig å kutte ut derivasjonstiden.

 

 

http://www.ni.com/white-paper/3782/en/#toc1 - God engelsk forklaring - men det er også mange fine norkse sider.

Endret 1. februar 2019 av sykkapac

[sykkapac]

 Jeg har nettopp begynt med reguleringsteknikk og prøver å få en forståelse på PID regulatoren.

 

 

Jeg forstår at regulatoren er komponenten som skal styre en prosess. Den består av en sammenligner og en forsterker. Den beregner regulerings-avviket (sammenligner) og sender det til forsterkningene (P-ledd, I og D) som kalkulerer hvor mange mA (4-20mA) som skal bli sendt til et pådragsorgan (I/P omformer) for å nå setpunkt. 

 

P-regulering betyr proporsjonal regulering, som betyr at utgangsignalet fra regulatoren er proporsjonalt med differansen mellom set-punkt og målesignal (hva betyr dette egentlig?) 

Jeg vet at det kun gir mer/mindre pådrag for å nå setpunkt, men hvorfor blir det alltid er stasjonært avvik? Er det ikke alltid er avvik mellom setpunkt og er-verdi?

 

Spørsmålet er hva proporsjonal regulering egentlig betyr og hvorfor det oppstår et stasjonært avvik. 

 

Jeg svarte kanskje på mitt eget spørsmål her, men det hjelper kanskje med en annen måte å forstå det på

 

----------------

 

Når er jeg søkt meg opp litt mer. P-båndet skal altså bare forsterke eller forminske output når det er avvik, men når det er et minimalt avvik mellom setpunkt, blir P-bånd forsterkningen så liten at den ikke hjelper. Da kommer I-tiden inn, som skal fikse det lille restavviket til avviket er nært null. Korrekt?

 

Med for høy P-tid vil reguleringen "overshoot" og bli ustabil. For lav og reguleringen vil bli treg. Med for rask I-tid vil reguleringen bli ustabil, og for lav I-tid vil den bruke for lang tid på å fikse restavviket. D-tiden skal forsenke raske-endringer i utgangsignalet, slik at reguleringen blir stabil. Om det er mye forstyrrelser i reguleringen vil derivasjonstiden hele tiden prøve å forsenke utgangen, og da blir reguleringen igjenn ustabil. Derfor er det vanlig å kutte ut derivasjonstiden.

 

 

http://www.ni.com/white-paper/3782/en/#toc1 - God engelsk forklaring - men det er også mange fine norkse sider.

 

- engelsk video

 

 

Endret 1. februar 2019 av sykkapac

[BigJackW]

Regulatorpådraget vil etter hvert konvergerer mot en stasjonærværdi som du sier.

Avviket er gitt av
e = r-y
Der r er referanse og y er prosessverdi.

e er input til regulator (her en ren forsterkning Kp), og u er regulatorpådraget, dvs:
u = Kp * e

Hvis en tenker at prosessen som skal reguleres er modellert i funksjonen "G", som har regulatorpådrag "u" som input og prosessverdi "y" som output, dvs:
y = G*u

Avviket kan da finnes ved:
e = r-y = r-G*u = r-G*Kp*e

(1+Kp*G)e = r

          r
e = -----------
      1+Kp*G

Du ønsker altså 0 stasjonæravvik, dvs. avviket "e" må være lik 0.
For å få brøken til avviket "e" gitt ovenfor til å gå mot 0 må du enten økte Kp veldig mye eller forsterkningen i prosessen "G" som reguleres (noe du vanligvis ikke har mulighet til).

Som du ser vil du ALLTID ha et stasjonæravvik med en ren P-regulator. Gitt at du selvfølgelig ikke har et nominelt pådrag i tillegg.

Integratoren (I-Tiden som du kaller det) kommer ikke inn først etter at stasjonæravviket har oppstått. Integratoren ligger hele tiden i bakgrunnen å summerer opp avviket og dermed øker pådraget tilstrekkelig til avviket er 0.

[sykkapac]

Hei! Takk for svar. Skal se på det i morgen.

 

Er det noen mening i at det blir vanskeligere for I-leddet å fikse det stasjonære reguleringsavviket jo større P-ledd forsterkningen er? Dette er noe jeg har opplevd. Reguleringen ble ikke veldig ustabil før etter en veldig høy forsterkning, men I-leddet begynte å slite med å fikse restavviket. "Re

[V_B]

Hei! 

 

Ut i fra tidligere innlegg ser det ut til at du går på videregående, så jeg tror vi skal prøve å holde oss unna den tyngste matematikken. Vi får heller se om noen ønsker å kommentere/korrigere meg på noe i etterkant.

 

 

Spørsmålet om proporsjonal regulering; Proporsjonalitet betyr at forholdet mellom to størrelser er konstante (avviket og regulatorens pådrag), selv størrelsene varierer. Størrelsen på forholdet blir i dette tilfellet lik den verdien man har satt proporsjonalforsterkningen til å være. Eksempel: Gitt at man har proporsjonalforsterkning = 2 og et avvik = 10. Man vil da få en proporsjonal-respons = 20. Hvis avviket = 20, så vil man få en proporsjonal-respons = 40. Som du ser her så vil alltid forholdet mellom avviket og proporsjonal-responsen være lik = 2, altså proporsjonalforsterkningen. 

 

Spørsmålet fra ditt siste innlegg: Jeg er litt usikker på hva du legger i "ikke veldig ustabil". (merk at ustabilt og marginalt stabilt er definerte uttrykk) Dersom du øker proporsjonalforsterkningen så vil du nok oppleve at systemet ditt kan begynne å se ut som en sinuskurve. Dette er selvsagt ikke noe ønsket situasjon. Det skal også nevnes at proporsjonalforsterkningen påvirker integralresponsen. 

 

Hvis du nå skal jobbe litt videre med regulering så vil jeg tipse deg om å lese litt om "arbeidspunkt" ved innregulering og "ytelse og robusthet" til et reguleringssystem. Hint: Når man finne reguleringsparametere til f.eks regulering av nivå, er de samme parameterne nødvendigvis like gode til å regulere 20% nivå som 60% nivå ? Vil det av og til være lurt å gjøre regulatoren litt mindre "hissig" i bytte mot at den fungerer godt i flere tilfeller?