г. Москва, ул. Азовская, 14
+7 (495) 310-97-15
Пн-пт: с 9.00 до 18.00
Заказать звонок
Обратный звонок
Ваше имя*
Ваш телефон*
Ваш Email*
Перезвоните мне
Настраиваем каскадную схему регулирования для приточно-вытяжной системы

Каскадное ПИД регулирование

Постараюсь простыми словами изложить практическую суть достаточно сложных процессов регулирования.

Процесс: ПИД регулирование приточно-вытяжной систем.

приточно-вытяжная система

 

Если вы ждете статью от специалиста, знающего ТАУ, то должен разочаровать, так как ТАУ (Теория Автоматического Управления) не изучал. Выводы делаю исходя из практического опыта внедрения различных установок и настройки контуров.


В данной системе есть датчик температуры подачи воздуха в помещение, насос, регулирующий клапан на трубе обратной воды, датчик температуры обратной воды. При открывании клапана вода быстро проходит через радиатор, воздух забирает тепло с радиатора и теплоноситель возвращается к датчику температуры обратной воды. Настройка системы усложняется тем, что она состоит из двух замкнутых контуров, раскачивающихся с разной частотой. Контур первый - это контур приточного воздуха, он медленный и инертный. Контур второй - это контур обратной воды, менее инертный, но со своим характером. Второй контур достаточно быстрый, требующий своевременной реакции. Оба контура (вода и воздух) нуждаются в независимой настройке и стабилизации, что подтверждается реальным примером.


Через радиатор проходит воздух, и на выходе из вентиляционной системы размещен датчик, который регистрирует температуру приточного воздуха. По идее, в самых простых случаях должно хватать одного ПИД контура, способного подавать команду на клапан в соответствии с рассогласованием между установленным значением и температурой подачи воздуха. Однако нужно понимать, что два контура могут раскачиваться с разными амплитудами и с разной частотой, соответственно, для стабилизации системы в целом лучше разбить задачу на части и стабилизировать каждую из них независимо друг от друга. Целесообразно создать два ПИД контура, один медленный, второй быстрый, выстроив их в каскад.


Алгоритм PID включает в себя три основных коэффициента:
P –«педальный» коэффициент, от него зависит скорость/величина отклика устройства на рассчитанную дельту/рассогласование. Слишком малая величина – будет не хватать и процесс окажется недорегулированным. Слишком большая величина - вероятны волны и , как следствие, перерегулирование и раскачка.
I – коэффициент, от которого зависит прогнозируемое воздействие на контур. Иногда ставлю достаточно большие числа, около 160, что добавляет контуру инертности. При этом клапан начинает реагировать на текущий процесс с некоторым опережением. Прибавлять надо аккуратно, по чуть-чуть, с анализом того, что происходит на графике.
D – коэффициент успокоения остаточных колебаний. Обычно ставится очень маленькая величина или не ставится вовсе, так как может и мешать.


Что такое контур регулирования? Это некоторая замкнутая через регулируемую среду последовательность устройств. Технологический процесс начинается от датчика, который измеряет температуру регулируемой среды. Этот датчик передает значение температуры в контроллер. В контроллере алгоритм ПИД сравнивает это значение с установленным и вычисляет воздействие, которое должно быть отправлено на регулирующий клапан для стабилизации процесса.


Каждый контур настраивается по-разному. Тот контур, который предназначен для регулирования температуры приточного воздуха, делается очень медленным и инертным с большой степенью предугадывания. Контур, регулирующий температуру воды после радиатора, делается достаточно быстрым также с элементом предугадывания. Получается каскадная схема регулирования с медленным основным и быстрым подчинённым контуром управления.


Важно: в основном контуре необходимо установить минимальные и максимальные ограничения от 18С до 45С. Слишком холодная вода не требуется, тем более, что есть защита радиатора по температуре обратной воды и к ней желательно не приближаться. Верхний порог тоже важен, так как чем больше разница от минимума до максимума, тем сложнее будет сбалансировать работу контура.


У подчиненного контура также выставляем минимум и максимум положения клапана.

Верх – максимально возможное 100%.

Низ – программно настраиваемое значение. В случае приближения температуры обратной воды к пороговому значению, необходимо постараться приоткрыть клапан заблаговременно, предотвращая срабатывание защиты.


Так выглядит работа с контуром регулирования с одним PID. Настроить систему совершенно без колебаний одним ПИД регулятором не выходило. Тот всплеск, что слева на графике –  фиксация срабатывания защиты по замерзанию.


Недонастроенный ПИД


Так стало работать после внедрения второго PID FB. Автоколебания по подчиненному контуру все еще видно, но в данном случае предпочел остановить настройку, так как считаю, что важна быстрая реакция (график из Owencloud).  


Каскадный ПИД

Увеличили D
Увеличили D, уменьшили P, стало еще немного стабильнее. Контур температуры обратной воды достаточно капризный

Возникает закономерный вопрос - могут ли данные ПИД регуляторы конфликтовать между собой в процессе работы, ведь по факту общее устройство одно?

Вероятность каких-то конфликтов есть, если регуляторы не настраивать. Если настроить относительно корректно, то регуляторы начинают хорошо работать как один общий элемент. Один просит определенную температуру воды, а второй работает уже непосредственно с клапаном и подготавливает предыдущему нужную температуру воды. Получается как бы коллективная работа.


Какие коэффициенты ставятся для регулятора приточного воздуха
P – 0.6
I – 35
D – 0.0002

Какие коэффициенты ставятся для регулятора приточного воздуха
P – 2
I – 150

D – 0.0002


Коэффициенты PID


 

Так стало выглядеть в итоге

Настроенный PID

Посмотреть как работает данная WEBSCADA можно по ссылке


#НастройкаПИД #коэффициентыобратнойводы #каскадноерегулирование #pid #контуррегулирования #алгоритмпид

21.11.2021

D состовляющая - скорость изменения ошибки в уравнение ПИД закона регулирования. Разность текущего значения ошибки и ошибки в предыдущем цикле программы ко времени цикла выполнения. Ещё хорошо представляется производная как прирощение функции к приращению аргумента Tд× dE/dt. Значение dE/dt будет зависить от приращения dE, если цикл выполнн

21.11.2021

Еще надо часто время вызова регулятора менять, а то не успевает ошибка достаточно меняться. А некоторые даже не знают, как это делать и говорят, что на трмке, к примеру, невозможно)

21.11.2021

Д очень крутая составляющая! Но к ней обязательно фильтрацию прикручивать надо - иначе только вред

21.11.2021

Ох зря Вы не используете D составляющую. Ее роль - это не успокоение остаточных колебаний, как Вы пишите. Кроме того, когда в качестве исполнительного механизма используется клапан, он сам по себе является интегратором, поэтому использование высокой И составляющей для клапана дает вам И в квадрате по регулированию. Конечно, просто так советовать глупо, не видя Вашего объекта и реализации регулятора, не исключаю, что каскадное регулирование действительно единственный выход, но писать не использовать Д - некорректно А так статья неплохая, так как мало кто умеет нормально каскад настроить
Ваш комментарий добавлен
Оставьте Вашу заявку и получите ответ в самые короткие сроки!