비례 적분 - 파생 상품 컨트롤러의 약어 인 PID 컨트롤러는 자동화 및 엔지니어링 분야에서 널리 사용되는 제어 메커니즘입니다. 컨트롤러 공급 업체로서 다양한 산업 및 상업용 응용 프로그램에서 PID 컨트롤러의 중요성과 다양성을 직접 목격했습니다. 이 블로그에서는 PID 컨트롤러가 무엇인지, 어떻게 작동하는지 살펴 보겠습니다.
PID 컨트롤러 란 무엇입니까?
핵심에서 PID 컨트롤러는 원하는 설정 점과 측정 된 프로세스 변수 간의 차이로 오차 값을 지속적으로 계산하는 피드백 제어 시스템입니다. 이 오류에 따라 시간이 지남에 따라 오류를 최소화하기 위해 제어 출력을 계산합니다. 비례, 통합 및 파생물의 세 가지 용어는이 목표를 달성하기 위해 협력합니다.
비례 용어 (P)
비례 항은 현재 오차에 직접 비례합니다. 설정 점과 프로세스 변수 사이에 편차가 있으면 컨트롤러는이 오류에 비례하는 출력을 생성합니다. 예를 들어, 온도 제어 시스템의 설정 점이 50 ° C이고 현재 온도가 40 ° C 인 경우 오차는 10 ° C입니다. 비례 게인 (KP)에는이 오류가 곱하여 제어 출력을 생성합니다. KP 값이 높을수록 동일한 오류에 대한 제어 출력이 더 커져서 시스템이보다 적극적으로 응답하게됩니다. 그러나 KP가 너무 높아지면 프로세스 변수가 설정 점을 초과하여 주변에서 진동하는 오버 슈트로 이어질 수 있습니다.
적분 용어 (I)
적분 용어는 시간이 지남에 따라 누적 된 오류를 고려합니다. 그것은 과거의 모든 오류를 요약 하고이 합을 적분 게인 (KI)으로 곱합니다. 이 용어는 안정적인 상태 오류를 제거하는 데 유용합니다. 일부 시스템에서는 비례 항이 제어 출력을 조정 한 후에도 여전히 작은 일정한 오류가있을 수 있습니다. 적분 항은이 오류가 제거 될 때까지 제어 출력을 점차적으로 증가시킵니다. 예를 들어, 모터의 속도 제어 시스템에서 원하는 속도와 실제 속도 사이에 약간의 일정한 차이가있는 경우, 적분 항은 속도가 설정 점에 도달 할 때까지 제어 신호를 계속 증가시킵니다.
파생어 용어 (D)
미분 항은 오차의 변화율을 기준으로합니다. 오차 곡선의 기울기를 계산하고 미분 게인 (KD)을 곱합니다. 이 용어는 미래의 오류를 예측하고 진동을 약화시키는 데 도움이됩니다. 오류가 빠르게 변할 때, 미분 항은 반대 방향으로 큰 제어 출력을 생성하여 변경 속도를 늦 춥니 다. 예를 들어, 로봇 암 위치 제어 시스템에서 팔이 설정 점에 너무 빨리 접근하는 경우 파생어 용어는 오버 슈트를 방지하기 위해 제어 신호를 줄입니다.
PID 컨트롤러는 어떻게 작동합니까?
PID 컨트롤러의 작동은 일련의 단계로 나눌 수 있습니다.
1 단계 : 설정 점 정의
첫 번째 단계는 프로세스 변수에 대한 원하는 값 또는 설정 점을 정의하는 것입니다. 이것은 온도, 압력, 속도 또는 제어 해야하는 기타 물리적 수량 일 수 있습니다. 예를 들어, 주택 난방 시스템에서 설정 점은 주택 소유자에 의해 22 ° C로 설정 될 수 있습니다.
2 단계 : 프로세스 변수 측정
프로세스 변수의 실제 값은 센서를 사용하여 측정됩니다. 홈 가열 시스템의 경우, 온도 센서가 현재 실내 온도를 측정하는 데 사용됩니다.
3 단계 : 오류 계산
오차는 설정 점과 측정 된 프로세스 변수의 차이로 계산됩니다. 설정 점이 22 ° C이고 측정 온도가 20 ° C 인 경우 오차는 2 ° C입니다.
4 단계 : 제어 출력 계산
그런 다음 PID 컨트롤러는 다음 공식을 사용하여 제어 출력을 계산합니다.
[u (t) = k_p e (t) + k_i \ int_ {0}^{t} e (\ tau) d \ tau + k_d \ frac {de (t)} {dt}]
여기서 (u (t))는 시간 (t), (e (t))은 시간 (t), (t), (k_p)는 비례 이득, (k_i)는 적분 게인이며 (k_d)는 미분 게인이다.
5 단계 : 액추에이터 제어
계산 된 제어 출력은 액추에이터로 전송되며, 이는 프로세스 변수를 변경할 수있는 장치입니다. 가정 난방 시스템에서 액추에이터는 히터가 될 수 있습니다. 제어 출력은 히터에 공급되는 전력을 결정하여 온도를 설정 점에 더 가깝게 만들기 위해 열 출력을 증가 또는 감소시킵니다.
6 단계 : 지속적인 모니터링 및 조정
PID 컨트롤러는 2-5 단계를 계속 반복하고 프로세스 변수를 모니터링하고 오류를 계산하며 오류가 최소화 될 때까지 제어 출력을 조정합니다.
PID 컨트롤러의 응용 프로그램
PID 컨트롤러는 다음을 포함하여 광범위한 응용 프로그램에서 사용됩니다.
산업 자동화
제조 플랜트에서 PID 컨트롤러는 다양한 공정의 온도, 압력 및 유량을 제어하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 화학 플랜트에서, PID 컨트롤러를 사용하여 반응 용기의 온도를 특정 값으로 유지하여 화학 제품의 품질을 보장 할 수 있습니다.
로봇 공학
PID 컨트롤러는 로봇 암 및 관절의 위치, 속도 및 힘을 제어하는 데 필수적입니다. 로봇은 픽 및 - 작업 및 용접과 같은 정확한 작업을 수행하도록 도와줍니다.
HVAC 시스템
난방, 환기 및 에어컨 (HVAC) 시스템은 PID 컨트롤러를 사용하여 편안한 실내 환경을 유지합니다. 건물의 온도, 습도 및 공기 흐름을 제어합니다.
우리의 컨트롤러 오퍼링
컨트롤러 공급 업체로서 우리는EPC Stepless 조정 컨트롤러,,EPC 휴대용 컨트롤러, 그리고PDLC 디밍 유리 컨트롤러.
EPC Stepless 조정 컨트롤러는 정확하고 연속적인 제어를 제공하여 프로세스 변수의 미세 조정을 허용합니다. 높은 수준의 정확도가 필요한 응용 분야에 적합합니다. 반면 EPC 휴대용 컨트롤러는 휴대 성과 사용 편의성을 위해 설계되었습니다. 다양한 설정에서 사용할 수 있으므로 다양한 프로젝트에 대한 다양한 옵션입니다. PDLC 디밍 유리 컨트롤러는 스마트 건물 및 자동차 응용 분야에서 널리 사용되는 PDLC 디밍 유리의 투명성을 제어하도록 특별히 설계되었습니다.
조달을 위해 저희에게 연락하십시오
컨트롤러에 관심이 있거나 일반적으로 PID 컨트롤러에 대해 궁금한 점이 있으면 조달 및 추가 토론을 위해 저희에게 연락하는 것이 좋습니다. 우리의 전문가 팀은 특정 요구에 맞는 올바른 컨트롤러를 찾는 데 도움을 줄 준비가되었습니다.
참조
- Åström, KJ, & Hägglund, T. (2006). PID 컨트롤러 : 이론, 디자인 및 튜닝. 미국 악기 학회.
- Dorf, RC, & Bishop, RH (2017). 현대 제어 시스템. 피어슨.
