Simulasi pengontrol suhu PID

Saya mencari artikel tentang sumber ini tentang topik pengontrol PID. Banyak artikel. Dan dengan penjelasan tentang prinsip-prinsip operasi regulator tersebut. Dan dengan algoritma untuk memilih parameter. Dan dengan implementasi pada potongan besi dan program tertentu. Saya tidak melihat satu hal - simulasi pengontrol PID pada model sehingga pengguna tanpa sentuhan tanpa setrika dapat “merasakan” pengoperasian pengontrol PID.

Untuk melakukan ini, model mat elemen pemanas dengan sensor suhu dan pengontrol PID dibuat (tentu saja, dengan banyak penyederhanaan, tetapi tanpa mengorbankan realisme). Ini diimplementasikan pada Excel biasa. Sehingga setiap pengguna dapat "memutar" parameter virtual sendiri, dan melihat apa yang datang darinya. Sebenarnya, saya melakukan model ini di waktu saya hanya untuk "menyentuh" ​​proses kontrol PID dengan tangan saya sendiri.

Model itu sendiri memiliki parameter berikut:

• Kf inersia tubuh yang dipanaskan (massa, ketukan. Panas spesifik, isolasi)
• Suhu sekitar °
• Suhu tubuh awal ° C

Kontroler PID memiliki parameter berikut:

• Suhu target ° C
• Coeff. dampak proporsional
• Coeff. paparan diferensial
• Coeff. dampak integral
• Nilai maksimum tindakan kontrol
• Penghasilan total (jika 0, maka regulator dan pemanas tidak berfungsi)

Selanjutnya banyak gambar.

1. Pertama, matikan kontrol PID dan pastikan modelnya memadai.

Kami mengatur suhu tubuh dan lingkungan sama dan memastikan pada grafik bahwa suhu stabil:



Sekarang kita mengatur suhu tubuh di atas suhu lingkungan, grafik dibangun kembali dan kami melihat bahwa suhu tubuh secara eksponensial cenderung ke suhu lingkungan.



Hal yang sama, tetapi sekarang suhu tubuh di bawah suhu sekitar.



Kami menurunkan koefisien kelembaman, dan kami melihat bahwa suhu tubuh cenderung ke lingkungan lebih cepat.



Kami meningkatkan koefisien inersia, dan kami melihat bahwa suhu tubuh cenderung ke lingkungan lebih lambat.



Sekarang nyalakan pemanas (tapi bukan pengontrol PID!). Untuk melakukan ini, pada kolom kontrol "nyalakan" 2 kali "pemanasan" - dari 0 hingga 2 unit waktu untuk "daya" = 20, dan dari 11 hingga 12 unit waktu untuk "daya" = 10. Pada grafik, kami mengamati reaksi yang memadai.



Sekarang "nyalakan" konstanta "pemanasan" menjadi "daya" 10. Kita melihat bahwa suhu tubuh naik, tetapi sampai batas tertentu - "daya" tidak cukup.



2. Sekarang "nyalakan" pengontrol PID, dan lihat bagaimana pengatur suhu akan diatur.

Atur suhu target ke 100 ° C dan Kp = 1, Kd = 1, Ki = 0,1.



Tambahkan Ki ke 1, dan lihat bahwa ini tidak sepenuhnya berguna dalam kasus ini.



Sekarang kita menghapus komponen integral Ki dan melihat - sekarang penyesuaian tidak mencapai 100 derajat - ada sedikit "kekuatan" tanpa komponen integral.



Mari kita meningkatkan K dan / atau Kp - sekarang "kekuatan" sudah cukup, tetapi tanpa komponen integral osilasi frekuensi tinggi muncul.



Baik dan sebagainya.

Tautan ke file. Siapa yang peduli - bermain-main.