Настройка ПИД (PID) регулятора

[Dimaes]

Здравствуйте, коллеги!
В очередной раз хочу поднять вопрос правильной настройки ПИД регулятора. Может быть общими усилиями получится выработать алгоритм быстрой и правильной настройки регулятора.
Опишу суть вопроса.
Имеется ПИД регулятор из менеджера компонентов, работающий на контроллере ПР205. ПИД регулятор управляет частотным приводом вентилятора драйкуллера, охлаждающго технологическое оборудование.
В качестве заданной температуры принято значение +28 гр.С. Датчик температуры установлен сразу после теплообменника охладителя для уменьшения инерции системы.
Заданы значения Kp=2,0 Ti=4.0 Td=1.1 Пробовал разные значения в интервале от 0,1-10 в разных комбинациях.
При таких как указано параметрах, работа регулятора выглядит следующим образом.
Температура растет примерно со скоростью 0,1 град. в 5-7 сек. Как только температура достигает +28,3 град происходит повышение уровня выхода. Плавность зависит от заданных параметров (но сейчас это не важно).
Температура растет, уровень выхода тоже. Примерно при 30.1 град. уровень выхода достигает 17-20% При этом температура поднимается до 30.5 градусов, при этом мощность вентилятора достаточная, что бы начать понижать температуру и она начинает понижаться. При этом уровень выхода продолжает расти (при понижающейся температуре) и доходит до 25-27%. За счет увеличения мощности вентилятора температура начинает быстро падать, и как только она достигает 27.9 градусов уровень начинает снижаться. При этом инерция системы достаточно для того, что бы температура упала до 23-24 градусов.
Потом цикл повторяется. Т.е. система постоянно повторяет один и тот же алгоритм, без какого либо дифференциального корректирования.
Вопрос, что настроено не так, что не позволяет регулятору прогнозировать уровень своего выхода с учетом возможной скорости изменения температуры. Другими словами, при повышении температуры например с 26-до 28 заранее увеличивать уровень выхода и наоборот, если температура явно динамично повышается уменьшать уровень выхода. Насколько я понимаю за это отвечает Дифференциальная составляющая уравнения и нормальный ПИД регулятор это отрабатывает. В настоящий момент какое либо прогнозирование вообще не работает. Хочется добиться регулирования температуры в диапазоне 28+-0,5 градуса с некоторым уровнем выхода ркгулятора. Сейчас просто качели 0-25%
Как я уже говорил, я пробовал разные значения. И для Td тоже менял их от 0,1 до 10. Но нужного мне эффекта добиться не удалось.
Прошу помочь разобраться в данном вопросе. Спасибо.

[cond33]

Попробуйте увеличить Kp (до 5 - 10). Ti поставьте 30 - 300 секунд. Td настройте 0, пока не добьетесь стабильной работы (Td в таких системах может нестабильно работать). Если будет продолжать раскачиваться тогда уменьшайте Kp, а Ti оставьте > 100 c.

[FPavel]

Td плохо работает с зашумлённым сигналом, требуется сглаживание входного сигнала, чтобы отсутствовали "выбросы".

Раз система инерционная, то кроме Kp, Ti, Td можно настраивать параметр "время пересчёта выхода регулятора" - для ПИД из компонентов он находится среди свойств макроса и по умолчанию равен 1000 мс - увеличьте его до 5000 мс или даже до 10'000 мс (при этом немного поплывут настройки).

ПИД как алгоритм плохо работает с инерционными системами. Значение скорости вентилятора поддерживается за счёт интегральной составляющей, а пропорциональная лишь реагирует на отклонения.
Для инерционного процесса лучше выбирать большое значение Ти.
При пуске установки можете включать ПИД вентилятора не сразу, а после достижения температурой значения более 25 градусов - чтобы не было накапливания интегральной составляющей при пуске - при самом сильном рассогласовании.

[Dimaes]

Td плохо работает с зашумлённым сигналом, требуется сглаживание входного сигнала, чтобы отсутствовали "выбросы".

Раз система инерционная, то кроме Kp, Ti, Td можно настраивать параметр "время пересчёта выхода регулятора" - для ПИД из компонентов он находится среди свойств макроса и по умолчанию равен 1000 мс - увеличьте его до 5000 мс или даже до 10'000 мс (при этом немного поплывут настройки).

ПИД как алгоритм плохо работает с инерционными системами. Значение скорости вентилятора поддерживается за счёт интегральной составляющей, а пропорциональная лишь реагирует на отклонения.
Для инерционного процесса лучше выбирать большое значение Ти.
При пуске установки можете включать ПИД вентилятора не сразу, а после достижения температурой значения более 25 градусов - чтобы не было накапливания интегральной составляющей при пуске - при самом сильном рассогласовании.

Из вашего ответа я нашел однин очень важный момент на который я не обратил внимание. По поводу шума. Дело в том, что темратура прыгает в пределах +/- 0.1-0.2 градуса. Хотя на входе стоит фильтр на 1 сек. Возможно в этомкроется не корректная работа регулятора. Попробую для начала разобраться с этой проблемой.

[EFrol]

1. Ставлю Kp = 1. Остальное отключаю Ti=0, Td=0. Есть понимание того, что текущая температура должна зафиксироваться на уровне термодинамического равновесия (кол-во приходящего тепла сравняется с количеством уходящего), а это должно произойдет при определенном значении Y > 0. Т.к. Y = (Tуст-Tизм) / Kp, то температура должна зафиксироваться на уровне ниже Tуст. Так вот я сначала подбираю такую Kр, при которой температура растет и фиксируется на определенном значении без образования максимума (горба, вылета и т.д.). Вылет образуется когда теплообменник накопит много тепловой энергии (Y очень большое) и начинает сам греть (какое-то время, пока не остынет до уровня термо-равновесия).
2. Далее ставлю Ti = 300с и смотрю, как Y начинает медленно расти (накапливается интегральная и замещает собой пропорциональную Tуст-Tизм = 0), уменьшаю Ti пока не появится вылет Tизм > Tуст. После чего делаю Ti чуть больше.
3. Если температура теплоносителя прыгает, что конечно сказывается на выход, то добавляю Td = 1 и медленно увеличиваю, пока прыжки не станут влиять на выход. Т.е. уровень выхода тоже будет прыгать, но на Tизм будет только легкий шорох.

Этот процесс очень долгий и нудный. Но если его пройти до конца и записать полученные параметры, то дальше только легкая подстройка.

[IVM]

1. Ставлю Kp = 1. Остальное отключаю Ti=0, Td=0. Есть понимание того, что текущая температура должна зафиксироваться на уровне термодинамического равновесия (кол-во приходящего тепла сравняется с количеством уходящего), а это должно произойдет при определенном значении Y > 0. Т.к. Y = (Tуст-Tизм) / Kp, то температура должна зафиксироваться на уровне ниже Tуст. Так вот я сначала подбираю такую Kр, при которой температура растет и фиксируется на определенном значении без образования максимума (горба, вылета и т.д.). Вылет образуется когда теплообменник накопит много тепловой энергии (Y очень большое) и начинает сам греть (какое-то время, пока не остынет до уровня термо-равновесия).
2. Далее ставлю Ti = 300с и смотрю, как Y начинает медленно расти (накапливается интегральная и замещает собой пропорциональную Tуст-Tизм = 0), уменьшаю Ti пока не появится вылет Tизм > Tуст. После чего делаю Ti чуть больше.
3. Если температура теплоносителя прыгает, что конечно сказывается на выход, то добавляю Td = 1 и медленно увеличиваю, пока прыжки не станут влиять на выход. Т.е. уровень выхода тоже будет прыгать, но на Tизм будет только легкий шорох.

Этот процесс очень долгий и нудный. Но если его пройти до конца и записать полученные параметры, то дальше только легкая подстройка.

Ti=0 ? А ты формулу ПИД-регулятора посмотри где там Ti стоит, в числителе или знаменателе.

[EFrol]

Ti=0 ? А ты формулу ПИД-регулятора посмотри где там Ti стоит, в числителе или знаменателе.

Я пользуюсь только нормальными (включая макросы), которые обрабатывают все возможные значения.
Owen.jpg

[IVM]

Я пользуюсь только нормальными (включая макросы), которые обрабатывают все возможные значения.
Owen.jpg

Это на что документ ?

[Валенок]

Это на что документ ?

Да наверно все равно. Имеется в виду, что если Ti в сек и допускается вводить 0, то это спец.значение вне математики - отключающее i-часть, довольно частое решение.

[Валенок]

Ti=0 ? А ты формулу ПИД-регулятора посмотри где там Ti стоит, в числителе или знаменателе.

Ti может быть только в знаменателе т.к. если он - время, т.к. сам интеграл безразмерный и копится он со временем в размерности (*dt). Вот Ti и снимает время с размерности интеграла делением.