Совместимость типа управляемой системы с соответствующим типом контроллера

Один из самых популярных методов настройки параметров PID-контроллера – это рассчитать их из модели процесса 1-го порядка. Этот подход упрощает процедуру, используя различные законы настройки для разных ситуаций (уровень: контуры с временем задержки и без него) и различные способы управления (PI, PID, и др.) Способность системы к изменению состояния характеризуется временной константой.

Технические системы могут обладать существенно различными временными константами:

• Температура: очень медленная
• Расход (поток): медленная
• Скорость вращения: относительно быстрая
• Освещённость: очень быстрая

На рисунке показано совместимость типа управляемой системы с соответствующим типом контроллера:

(+) означает соответствие, (-) – несовместимость..

Рис. 3 Совместимость типа управляемой системы с типом контроллера

В большинстве процессов всегда есть время мёртвой зоны - dead time. Это время, которое нужно для PV, чтобы начать изменение после изменения выхода контроллера. В течение этого времени ничего не происходит с (PV). Замкнутый контур (управляемая система ) просто не может быстрее ответить, чем это время пройдёт.

Причины появления времени мёртвой зоны

1. Время измерения, или время выборки при измерениии сигнала.
2. Время из-за инерции материалов, по которым распространяется сигнал.
3. Сенсоры и .. имеют время задержки.

Хотелось бы это время уменьшить. В таких процессах коэффициент пропорциональности нужно увеличить, чтоб получить более быстрый ответ. Но это вызовет колебания системы. Если увеличивать ещё больше, то процесс станет нестабильным. Введение интеграла в закон регулирования позволяет уменьшить установившуюся ошибку системы, а введение производной - увеличить быстродействие.

Установлено, что пропорционально-интегральный контроллер (PI контроллер) – оптимален для линейных систем 1-го порядка без задержек по времени.

Также установлено, что пропорционально-интегрально-дифференциальный контроллер (PIDконтроллер) – оптимален для линейных систем 2-го порядка без задержек по времени.