Czy kontroler PID może mieć proste wyjście on / off?

Istotą regulatora PID jest:

wyjście = błąd Kp * + całka Ki * + pochodna Kd *

Tak więc zazwyczaj występuje proporcjonalność i ciągle zmieniające się (analogowe) wyjście. W przypadku prostego procesu, takiego jak domowy kocioł gazowy, kocioł jest całkowicie włączony lub całkowicie wyłączony. Lub, powiedzmy, wentylator chłodzący, który można włączyć lub wyłączyć tylko w celu utrzymania niskiej temperatury.

Czy w takich przypadkach można w ogóle używać regulatora PID? Nadal występuje błąd. Czy też konieczna byłaby alternatywna forma kontroli?

pid-control feedback-loop

— Paweł Uszak
źródło

Zastanawiałem się, kiedy dostałem opcję kalibracji PID na podgrzewanym łóżku mojej drukarki 3D. Zakładałem, że sprzeniewierzyli ten termin, i był kalibrowany przez empiryczny pomiar czasu nagrzewania i odległości przeregulowania, aby mógł wyłączyć się „wcześnie”, aby uniknąć przeregulowania.

— Jonathan R Swift,

Oczywiście można zmieniać moc nagrzewnicy za pomocą PWM - działa to nawet przy niskiej częstotliwości, szczególnie w systemach z powolną reakcją

— Jonathan R Swift

Większość dyskretnych kontrolerów PID (sterownik pid typu DIN 1/32 w Google) ma wyjście, które jest włączone / wyłączone. „PID” wyprowadza proporcjonalny sygnał wyjściowy, który następnie jest zwykle konwertowany na sygnał PWM, więc w każdej chwili element sterowany jest całkowicie włączony lub całkowicie wyłączony, ale z czasem uśrednia się na element proporcjonalny. Tak działa PID na większości drukarek 3D (łóżko i dysza) i prawdopodobnie w większości operacji ogrzewania elektrycznego (np. Mojego ekspresu do kawy).

— achrn

Po wymianie 30-letniego systemu grzewczego na nowy, domowe kotły gazowe nie są już „proste”, przynajmniej w Wielkiej Brytanii. Nie do końca zrozumiałem, co robi mój nowy, ale wydaje się, że ma „analogowe” sterowanie zarówno prędkością pompy obiegowej, jak i temperaturą wody grzewczej - i na pewno utrzymuje ustawienie termostatu pokojowego w granicach 0,1 ° C, 24 godziny dzień. To nie jest zwykły termostat mechaniczny (z luzem około 5 stopni C) i włącznikiem / wyłącznikiem zasilania gazem, tak jak stary.

— alephzero

Poważnie nie zgadzam się z „niczym złym”. Chociaż można do tego użyć PID , najpierw jest to całkowicie przesada i marnotrawstwo zasobów, a następnie może prowadzić do całkiem złych wyników, w tym wypadków i zniszczenia urządzenia w przypadku spartaczenia parametrów (i np. Przegrzania kotła z powodu przekroczenia PID kontrola do tej pory zajmuje dużo czasu, aby spaść poniżej progu wyłączenia). Zwykle do takich zastosowań używa się prostego kontrolera histerezy. T <Tmin: wł. T> Tmax: wyłączone. Tmin <T <Tmax: wstrzymanie bieżącego stanu. Tani i zbyt prosty, by upaść.

— SF.

Tak, regulator PID nie wie o systemie, który kontroluje. Całkowicie w porządku jest włączanie / wyłączanie sygnału sterującego, który wykracza poza zakres samego kontrolera.

To, co robi system, nie jest znane PID. Pomiędzy nim a kontrolerem może być jakieś opóźnienie, jakiś element predykcyjny lub cokolwiek w systemie. Nawet jeśli jest to kontroler PID, nie oznacza, że musi kontrolować to, co uważasz za oczywiste. Do diabła, PID może znajdować się w środku lub sterować innym sterownikiem **.

Po drugie, opis PID pozwala na wiele implementacji. Powyższa formuła jest bardziej instrumentem abstrakcyjnym, a raczej sposobem na kategoryzację niż sposób implementacji PID *. Wiele rzeczy jest kontrolerami PID, nawet jeśli mogą robić warunki inaczej niż mówi formuła. Na przykład termin integracyjny może być tylko terminem zależnym od historii, nigdzie nie jest powiedziane, że musi on integrować błąd przez cały okres użytkowania maszyny. Zamiast tego może to być zaimplementowany odcinek ograniczony czasowo, na przykład średnia bieżąca. Wartości mogą być ograniczone i mogą zawierać niektóre z późniejszych funkcji systemu.

* Ponieważ jednak można to streścić, równie dobrze można go użyć jako przewodnika po implementacji. Ale wiele rzeczy to sterowniki PID, takie jak układ sprężyny / amortyzatora i tłoki hydrauliczne.

** Więc chociaż można dostrajać PID, nie oznacza to, że cały sterownik jest PID

— joojaa
źródło

Więc w którym momencie kontroler włącza rzecz? Wydaje się, że wymaga to wartości progowej i oznacza wprowadzenie innej zmiennej do systemu PID, który tradycyjnie ma tylko trzy zmienne współczynnika K. Czy po prostu używasz PWM do emulacji wyjścia analogowego?

— Paul Uszak,

@PaulUszak może być prostym progiem lub może być na nim histereza, jednak jak powiedział joojaa, PID może być tylko częścią większego systemu sterowania.

— ratchet maniak

Miałem na myśli to, że taki boolowski system PID miałby cztery zmienne, które wymagają strojenia, co utrudniłoby sprawę z jeszcze innym wymiarem. Nic o tym nie widziałem ...

— Paul Uszak

@PaulUszak Nie, nie jest potrzebny sterownik PID automatycznie dostosuje się do progu. Jest to więc całkowicie nieistotne

— joojaa,