Regulerings teknik

Fra Holstebro HTX Wiki
Version fra 17. apr 2020, 05:57 af Bar (diskussion | bidrag) Bar (diskussion | bidrag) (Indstilling af PID-konstanterne)
(forskel) ←Ældre version | Nuværende version (forskel) | Nyere version→ (forskel)
Skift til: navigering, søgning

Reguleringsteknik handler om at få etableret en regulering og få den til at fungere optimalt.

Princippet i regulering

For at kunne regulere på noget, så skal man kunne styre det man gerne vil kontrollere og man skal kunne måle på det man kontrollerer og endelig skal man kunne angive hvordan man ønsker værdien. I reguleringsteknik er der en række basale udtryk der indgår:

  • Setpunkt - er den værdi man ønsker at det man styrer på gerne skal stå på.
  • Feedback - er den værdi som det man styrer på aktuelt står på.
  • Fejl - er forskellen mellem den ønskede og den aktuelle værdi.
  • Styreværdi / output - er den værdi man sender ud til det man styrer på.

Dette kan beskrives simpelt i følgende oversigts-diagram:
Det grundlæggende princip i regulering
Det grundlæggende princip i regulering

Reguleringsfunktionen

Det er selvfølgelig muligt at eksperimentere sig frem til hvordan reguleringsfunktionen skal opbygges, men grundlæggende reguleringsprincipper angiver en struktur, som giver god mening at følge, nemlig at etablere det der hedder en PID-regulering.

PID-regulering

En PID-regulering består af 3 led:

  • En Proportional del, som ganger en faktor på fejlen
  • En Integrale del, som opsummerer (integrerer) den fejl der har været og ganger en faktor på den del
  • En Differentiel del, som registrerer den forskel der er i fejlen (differentialet) og ganger en faktor på

Reguleringsfunktionen kan skitseres på følgende måde:
Funktionen i en PID-regulering
Funktionen i en PID-regulering

Proportional delen af reguleringen

P leddet regulerer proportionalt med fejlen, og det betyder at det bidrag der kommer fra denne del bliver større (både positivt og negativt) jo større fejlen er.

Det betyder at jo længere den målte værdi er fra setpunktet, jo hårdere reguleres der.

Samtidigt betyder det at P-leddet ikke kan fungere alene i reguleringen, fordi der skal en vis størrelse fejl til at give et output, så en ren P-regulering vil altid indstille sig med en lille fejl.

Integral delen af reguleringen

I leddet regulerer i forhold til den opsummerede fejl, og det betyder at den fejl der er vil opsummere mere og mere, og vil regulere ind, så der til sidst ikke er nogen fejl (at den målte værdi og setpunktet er den samme).

Dette etableres ved at opsummere fejlen, og regulere i forhold til det.

Dette betyder at I leddet vil kunne fjerne den fejl som P leddet laver i reguleringen, og vil dermed kunne regulere præcist til setpunktet.

Differential delen af reguleringen

D leddet regulerer i forhold til den ændring der sker i fejlen. Normalt vil ændringen ikke være stor fordi reguleringen hele tiden forsøger at ramme ind på den rigtige værdi.

Der hvor D leddet har en stor værdi er, når setpunktet ændre drastisk (at setpunktet foretager et step). Det sker når men pludselig ønsker at reguleringen skal så et andet sted.

Dette betyder at D leddet skal reagere kraftigt på en brat ændring (stor differentiel ændring), så der reguleres kraftigt hen mod den rigtige værdi, så P og I leddene kan overtage igen og regulere på plads.

Indstilling af PID-konstanterne

Man kan lave en teoretisk beregning af de 3 konstanter der skal anvendes i PID-reguleringen, men det forudsætter at man kender den matematiske overføringsfunktion fra outputtet af reguleringen, ind gennem det system der skal reguleres og tilbage til den målte værdi.

Dette er normalt ikke tilfældet, så man er normalt tvunget til at regulere ud fra nogle håndregler, der angiver hvordan man får en god hurtig og samtidig stabil regulering. Det afhænger selvfølgelig af det der reguleres, men et eksempel på hvordan det kan gøres kan ses her[1]. Metoden virker lidt utraditionel, men de beskriver ret godt hvordan man finder grænserne for værdierne.

Dette er blot en metode til at gøre det. En anden mere lavpraktisk måde at gøre det på er beskrevet her[2].

Referencer