Simulation de régulateur de température PID

J'ai recherché des articles sur cette ressource sur le thème des contrôleurs PID. De nombreux articles. Et avec une explication des principes de fonctionnement de ces régulateurs. Et avec des algorithmes pour sélectionner les paramètres. Et avec une mise en œuvre sur des pièces de fer et des programmes spécifiques. Je n'ai rien vu - des simulations de contrôleurs PID sur des modèles pour que l'utilisateur sans toucher sans fer à repasser puisse «sentir» le fonctionnement du contrôleur PID.

Pour ce faire, un modèle mat d'un élément chauffant avec un capteur de température et un contrôleur PID a été créé (bien sûr, avec un tas de simplifications, mais sans sacrifier le réalisme). Ceci est implémenté sur Excel standard. Pour que tout utilisateur puisse "tordre" les paramètres virtuels lui-même et voir ce qui en découle. En fait, j'ai fait ce modèle à mon époque juste pour «toucher» le processus de contrôle PID de mes propres mains.

Le modèle lui-même a les paramètres suivants:

• Kf inertie du corps chauffé (masse, battements. Chaleur spécifique, isolation)
• Température ambiante °
• Température corporelle initiale ° C

Le contrôleur PID a les paramètres suivants:

• Température cible ° C
• Coeff. impact proportionnel
• Coeff. exposition différentielle
• Coeff. impact intégral
• Valeur maximale de l'action de contrôle
• Gain total (si 0, le régulateur et le chauffage ne fonctionnent pas)

Plus de nombreuses photos.

1. Commencez par désactiver le contrôle PID et assurez-vous que le modèle est adéquat.

Nous réglons la température du corps et de l'environnement égaux et nous assurons sur le graphique que la température est stable:



Maintenant, nous réglons la température du corps au-dessus de la température ambiante, le graphique est réorganisé et nous voyons que la température du corps se rapproche exponentiellement de la température ambiante.



La même chose, mais maintenant la température corporelle est inférieure à la température ambiante.



Nous diminuons le coefficient d'inertie, et nous voyons que la température corporelle tend à l'environnement plus rapidement.



Nous augmentons le coefficient d'inertie, et nous voyons que la température corporelle tend à l'environnement plus lentement.



Allumez maintenant le chauffage (mais pas le régulateur PID!). Pour ce faire, dans la colonne de contrôle "allumer" 2 fois "chauffage" - de 0 à 2 unités de temps pour "puissance" = 20, et de 11 à 12 unités de temps pour "puissance" = 10. Sur le graphique, nous observons une réaction adéquate.



Maintenant, «allumez» le «chauffage» constant à «puissance» 10. Nous voyons que la température corporelle augmente, mais jusqu'à une certaine limite - «puissance» ne suffit pas.



2. Maintenant, "allumez" le régulateur PID et voyez comment il régulera la température.

Réglez la température cible à 100 ° C et Kp = 1, Kd = 1, Ki = 0,1.



Augmentez Ki à 1, et voyez que ce n'est pas entièrement utile dans ce cas.



Maintenant, nous enlevons le composant intégral Ki et voyons - maintenant le réglage n'atteint pas 100 degrés - il y a peu de «puissance» sans le composant intégral.



Augmentons K et / ou Kp - maintenant la "puissance" était suffisante, mais sans que les oscillations à haute fréquence de la composante intégrale ne se produisent.



Eh bien et ainsi de suite.

Lien vers le fichier. Peu importe - jouez.