Yo tenía a + Glen comentario. Él siempre tiene su cerebro en el lugar correcto, en mi humilde opinión. No hay nada más difícil de tratar en un PID de un \$\Delta t\$ de retraso. He estado lidiando con la lámpara-calienta los controles de temperatura para el IC de producción de obleas, de alguna manera o de otra, por años. Permítanme comenzar con una visión general de PID y hablar un poco acerca de donde NO va a ser tan útil como en otros casos. Yo también voy a sugerir uno de los muchos otros dominios de los métodos de control también podría explorar, pero con una prioridad de los pasos que usted debe tomar primero antes de ir a otro lugar.
La expresión canónica para el control PID es:
$$u_t=K\cdot\left[e_t+\frac{1}{T_i}\int_0^t e_\tau\:\textrm{d}\tau+T_d\frac{\textrm{d}\:e_t}{\textrm{d}\:t}\right]$$
Con el controlador de parámetros de la ganancia proporcional \$K\$, tiempo integral \$T_i\$, y derivado de tiempo \$T_d\$.
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Control proporcional: La acción de control aquí es simplemente proportinal para el control de error. (La ecuación anterior se reduce a \$u_t=K\cdot e_t+u_b\$, donde \$u_b\$ es un controlador de sesgo o reset.) Un análisis de un proceso estático modelo muestra que el proceso resultante tiene un diferencial de desplazamiento o controlador de sesgo en estado estacionario (a pesar de que un sistema se puede ajustar manualmente para que el no puede ser un error de control de cero a uno y sólo un valor de consigna mediante una adecuada elección del controlador de sesgo.) El aumento de la ganancia también proporciona ganancia para la medición de ruido (malo), por lo que la ganancia de bucle no debe ser demasiado alta y no hay "mejor" ganancia de bucle ya que depende de los objetivos.
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Control proporcional + Integral: La función principal de la acción integral es asegurarse de que el proceso de salida de acuerdo con la consigna en el estado estacionario. Con acción integral, un pequeño error positivo siempre resultará en un aumento de la señal de control y un pequeño error negativo siempre resultará en una disminución de la señal de control. Esto es cierto, no importa cuán pequeño sea el error.
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Control PID: Añadir derivado de que mejore el control del circuito cerrado de estabilidad. (Va a tomar algún tiempo antes de que un cambio en el control se nota en el rendimiento del proceso. Por lo que el sistema de control será tarde, la corrección de ese error. El resultado de la derivada plazo es que se trata de una especie de predicción hecha por extrapolando el error de usar una tangente a la curva de error, se utiliza para anticipar la demora en los resultados.
La descripción anterior, sumado a su propia descripción de su problema de demora, sugeriría que un término derivado sería de ayuda. Pero como siempre, nada es necesariamente así de simple.
Proporcional-integral de control es suficiente cuando la dinámica del proceso son de 1er orden. Es fácil encontrar este cabo mediante la medición de la respuesta al escalón. (Si la curva de Nyquist se encuentra en el 1er y 4º cuadrantes solamente.) También puede aplicarse en los casos donde el proceso no requiere de un estricto control, incluso si no es de 1er orden.
El control PID es suficiente para los procesos donde la dominante de la dinámica de 2º orden. Control de la temperatura es a menudo el caso aquí. Así, una vez más, tal vez esto argumenta a favor de la adición de derivados de control en su situación.
Sin embargo. Todo lo anterior debe ser considerado solamente después de que usted ha hecho todo lo posible para mejorar un par de cosas:
- Utilizar el tiempo de respuesta más rápido sensor de temperatura que razonablemente puede aplicar (masa pequeña, pirometría, etc) y aplicarlo en una situación con el mínimo posible de retardo de respuesta para el proceso que se desea controlar (cerca, ni lejos.)
- Reducir la variación del retardo en la toma de medidas y la promulgación de control de proceso.
Quiero elaborar un poco más sobre este último punto. Imaginar proceso de control como una especie de pie en algún lugar, tratando de meter una delgada, muy flexible y tambaleantes caña de bambú en un lejano pájaro-casa agujero que está sentado en un árbol encima y lejos de usted. Si estás cerca y la caña de bambú es corta, es fácil. Usted puede hacerlo cada vez de forma rápida y sencilla. Pero si la caña de bambú es largo y el pájaro-casa lejos de usted, es muy, muy difícil de hacer. El polo mantiene a pasear y hace que su predicción y control muy difícil.
(Si no está ya claro, la longitud de la caña de bambú es como el bucle de retardo de tiempo).
Así que el retraso es, probablemente, la PEOR PESADILLA de los sistemas de control. Más de retraso es muy malo. Así que es muy importante que usted haga todo lo que esté en su poder para reducir este retraso. Pero hay un punto más importante.
Ahora imagina la misma situación. Pero ahora el palo de bambú sigue cambiando de longitud, también. A veces es más corto, a veces más, y que varía de forma continua sin la predicción de su parte. Ahora tienes que seguir cambiando su postura y nunca se sabe cuando el retraso va a cambiar. Esta es la situación que existe si su SOFTWARE no controlar muy cuidadosamente y con una férrea, el tiempo de demora en la tramitación de su ADC de valor y la generación de un DAC de salida de control.
Así, mientras que el retraso es lo suficientemente mala como para un sistema de control PID. Variable de retraso es aún peor. Así que usted necesita prestar mucha atención a su diseño de software -- muy estricta atención, de modo que usted no tiene instrucciones IF y condicional código de cálculo, o descuidado uso de temporizadores, etc., todos los cuales pueden causar variaciones significativas en el tiempo de espera entre la muestra y el control de salida.
Usted necesita para obtener la anterior en la gestión antes de preocuparse acerca de si o no usted necesita control derivativo. Lo primero es lo primero. Limpiar su acto. A continuación, examinar el sistema para determinar lo que queda por hacer (usando PI vs PID, por ejemplo).
Yo estaba trabajando en el PID de sistemas de control con una precisión extrema pirómetro sistema (también muy caro a los clientes.) He recibido una llamada de un investigador Canadiense trabajando con nuestros pirómetro, pero con otro controlador PID de un comercial muy grande de la compañía (el más grande en el mundo haciendo estas cosas.) El investigador estaba luchando con ondas al lado de una bola de arseniuro de galio estaba tirando de una fusión. Y quería mi ayuda en entender el derecho PID de control de variables. (En boule-tirando, desea muy uniforme diámetros.)
El controlador de él estaba usando era bastante bueno por cualquier medida estándar. Pero agregó retrasos --- y los retrasos variado demasiado, como el software que en su interior no rigurosamente el control de la demora se introdujo para el control general de bucle.
Así que lo primero que le dije fue que me gustaría añadir control PID para el software en nuestro pirómetro y que él simplemente TIRE de la controladora externa del sistema que él estaba usando. He añadido que el software en menos de una semana y lo envió modificado el sistema de calcinación. Yo no he hecho nada de fantasía con el PID de software. Sin embargo, mantuve la variabilidad en el ADC y el DAC a menos de un par de microsegundos, y reforzó el total de retraso y a unos 100 microsegundos. Yo que se entregan a él.
He recibido una llamada el lunes de la siguiente semana. La petanca fueron tirando casi a la perfección, sin ondulación.
Era tan simple como la tala de los retrasos y también se reduce la variabilidad en los retrasos. Nada especial sobre el control PID, en absoluto. Era un plano de ejecución que nadie se iba a producir el primer tiempo a aprender acerca de uno.
Esto ilustra la importancia de exprimir retraso y retraso de la variabilidad. Seguro, derivado de control puede proporcionar algún tipo de "secante/tangente" idea de la predicción. Pero nada sustituye a la obtención de los retrasos hacia abajo y mantener la variabilidad a un mínimo absoluto.
Sólo seguir pensando en el poste de bambú y el pájaro-casa agujero problema.
Conclusión?
El Control de los sistemas con una dominante de retardo de tiempo son muy difíciles. Yo he sugerido algunas razones por las que usted podría creer que un término derivado ayudará con los retrasos de tiempo. Pero hay acuerdo general en que la acción derivativa no es de gran ayuda para los procesos que han dominante retrasos de tiempo. Esta es la razón por la que me gustaría inmediatamente sugerido ayudar a que el investigador mediante la eliminación de todos los retrasos que se podía quitar fácilmente (como externo PID cuadro, por ejemplo). No me imagine que mi aplicación fue mejor que el producto comercial. Yo sabía que mi aplicación no sería casi como bien investigados, de hecho. Cripes, tuve que escribir desde cero, probarlo e instalarlo, y enviar una unidad de recién agregado de software nunca antes en ella, y hacer todo lo que en el tiempo de una semana. Pero también sabía que el retraso fue MATANDO a todos los que las posibilidades de que este investigador había en obtener los resultados que quería. Así que de inmediato supe que el mejor enfoque para exprimir los retrasos y no se que inventar "brillantemente", implementado magia PID código que sólo un genio podría seguir. Es todo acerca de los retrasos y de cómo los retrasos variar, sobre todo la primera. El resto es todo un mucho menor prioridad.
Hay algunas cosas que llama "tiempo muerto de los compensadores." Pero en el análisis final, lo que usted necesita hacer todo lo posible para sacar los retrasos y tire de la variabilidad en los retrasos. Y luego, después de haber hecho todo lo que puede, si todavía hay un problema, es probable que necesite más sofisticados controles de un PID permite. Aquí, me gustaría llegar por transformadas de fourier (y el uso de una transformación inversa para analizar el paso de las respuestas y desarrollar una descripción de las respuestas del sistema), tal vez. Usted puede hacer un montón con estos que no puede ser tocado con PID. Casi milagrosos resultados, de hecho, si usted puede modelar la función de respuesta lo suficientemente bien.
Pero en tu caso me concentraría en exprimir los retrasos y de su variabilidad. Creo que se debe, si es posible, considere la posibilidad de evitar el uso de simplista de encendido/apagado de la lámpara de control, también. Sería agradable si usted puede controlar la intensidad de la lámpara. Pero no sé si se puede considerar que.
