ПИД-регулятор в частотном преобразователе

Содержание:

Использование систем автоматизированного управления работой различных технологических процессов требует точного поддержания заданного параметра.

В качестве такого параметра может выступать:

  • скорость вращения двигателя;
  • давление в системе;
  • температура (например, воздуха в помещении);
  • скорость движения воздуха;
  • другие параметры, значение которых изменяется в зависимости от состояния системы и мощности работы исполнительных механизмов.

Для решения таких задач не обойтись без использования датчика обратной связи, который должен обеспечивать точность заданного параметра в стабильном рабочем состоянии.

Применение классических датчиков, работающих по принципу “пуск-стоп” в большинстве случаев неприемлемо, поскольку они не могут обеспечить высокую точность поддержания требуемого параметра. Помимо этого, такие датчики приводят к более быстрому износу электромотора, который периодически включается и выключается. Частота включения-выключения в таких системах зависит от установленного диапазона, который определяет гистерезис или мертвую зону, когда контролируемое значение находится в допустимых пределах и двигатель выключен.

Хотя частотные преобразователи позволяют точно управлять скоростью вращения двигателя, а значит и поддерживать оптимальное состояние системы в зависимости от нагрузки, однако при работе с линейным датчиком частотники тоже не смогут обеспечить требуемую точность из-за возникновения так называемых автоколебаний относительно заданного уровня контролируемого параметра.

Поэтому, для минимизации отклонения контролируемого параметра в современных системах все чаще используют ПИД-регулятор в частотном преобразователе, который позволяет получить практически линейную функцию значения контролируемого параметра в автоматизированной системе.

Что такое ПИД-регулятор?

Современный пропорционально-интегрально-дифференциальный или PID-регулятор – это сложный составной датчик, который дает обратную связь по трем цепям управления:

  • пропорциональный сигнал. Его значение зависит от разницы между текущим и установленным значением контролируемого параметра. Чем больше разница, тем большее значение этого сигнала обратной связи поступает с датчика на частотный преобразователь;
  • интегральный сигнал. Определяет величину колебаний относительно заданного параметра работы автоматизированной системы. Эти периодические отклонения от требуемого уровня связаны с инертностью оборудования и запаздыванием сигнала обратной связи на ПЧ. Использование интегральной составляющей позволяет минимизировать автоколебания системы после выхода в рабочий режим;
  • дифференциальный сигнал. Этот управляющий сигнал дает частотному преобразователю информацию о том, с какой скоростью текущее значение контролируемого критерия приближается к заданному. Фактически это сигнал прогноза, который позволяет компенсировать инертность системы и предугадать параметры ее работы в ближайшем будущем. Использование дифференциальной составляющей в системе обратной связи позволяет плавно подвести контролируемые критерии к заданному параметру с минимальными колебаниями и превышениями контролируемого значения.

Поэтому, отвечая на вопрос, что такое ПИД-регулирование в частотных преобразователях, можно сказать, что это система, состоящая из частотного преобразователя с наличием возможности подключения PID-датчика, при помощи которого измеряется текущее состояние автоматизированной системы.

На практике не всегда используются все три составляющие ПИД. Возможны варианты, когда используется пропорциональная составляющая, пропорционально-интегральная или пропорционально-дифференциальная составляющая, сигналы которых подаются на соответствующие клеммы преобразователя частоты, управляющего электродвигателем.

Когда строится такая система, использующая преобразователь частоты с пид-регулированием, в большинстве случаев требуется произвести ее первоначальную настройку, заключающуюся в подборе коэффициентов или множителей, которые усиливают или ослабляют сигнал, поступающий с датчика обратной связи. Это необходимо, чтобы точно настроить систему, сделать ее выход на рабочий режим более быстрым, минимизировать собственные колебания и обеспечить максимальную точность поддержания режима ее работы.

Общие принципы настройки PID-регулятора для частотного преобразователя

При выполнении пусконаладочных работ в автоматизированных системах такого типа необходима начальная настройка ПИД-регулятора частотного преобразователя. Этот процесс для специалистов не представляет особых трудностей, поскольку большинство преобразователей частоты, поддерживающих подключение ПИД-датчика, имеют встроенный функционал управления коэффициентами, а также мониторинг параметров работы системы.

Как правило, этот функционал доступен через программную среду, которая предназначена для управления и настройки частотного преобразователя и поставляется вместе с ним.

Обычно программа позволяет просмотреть осциллограмму состояния системы и данные, которые позволяют более быстро и точно выполнять настройку. В общем случае процесс настройки сводится к подбору коэффициентов и выполняется в такой последовательности:

  1. Перед настройкой вводом нулевых коэффициентов отключаются дифференциальная и интегральная составляющие.
  2. Затем коэффициентом пропорциональной составляющей добиваются  стабильных автоколебаний с минимальными отклонениями от заданного значения.
  3. Потом коэффициентом интегральной составляющей минимизируют амплитуду автоколебаний контролируемого параметра.
  4. И наконец коэффициентом дифференциальной составляющей подбирают скорость выхода контролируемого параметра в рабочий режим и точность его поддержания.

В каталоге продукции нашей компании вы всегда сможете найти преобразователи частоты промышленного назначения разной мощности для управления электромоторами, которые поддерживают возможность подключения ПИД-датчика. Также вы всегда можете получить помощь наших специалистов по тонкой настройке систем на базе преобразователя частоты и датчика обратной связи, а также заказать разработку комплексов на их основе.

 


вернуться в блог

Копирование и распространение информации, упомянутой на страницах ies-drives.ru, возможно только при наличии письменного разрешения администрации сайта. По вопросам использования материалов обращайтесь по электронной почте info@ies-drives.ru. Цены на сайте представлены в информационных целях и не являются публичной офертой. Условия работы сайта
Что такое преобразователь частоты
Преобразователи частоты INNOVERT
Универсальный компактный преобразователь частоты Danfoss VLT Micro Drive FC 51
Частотные преобразователи Danfoss серия VLT HVAC Basic Drive FC 101