Dėl periodinių karšto bėgelio temperatūros valdymo sistemos svyravimų siūlomi konkretūs PID parametrų koregavimo pasiūlymai: teikti pirmenybę proporcingo stiprinimo Kp mažinimui, kad būtų slopinamas sistemos atsakas, o ne-; suderinkite integravimo laiką Ti su 3-10 kartų dominuojančiu svyravimo periodu, kad pašalintumėte pastovios-būsenos klaidą, bet išvengtumėte prisotinimo; ir atsargiai įjunkite išvestinį laiką Td (rekomenduojama, kad jis būtų 1/8 virpesių periodo), kad atsakas būtų išlygintas. Visų pirma, derinant FFT spektro analizę, kad būtų galima nustatyti dominuojantį dažnį ir atitinkamai pakoreguoti parametrus, galima pasiekti tikslų valdymą nuo „nekontroliuojamo virpesių“ iki „kietojo stabilumo“.
I. Periodinių svyravimų priežastys ir jų ryšys su PID kontrole
Periodinius karštųjų bėgelių sistemų svyravimus paprastai sukelia šie veiksniai, glaudžiai susiję su PID parametrais:
Svyravimo charakteristikos|Galimos priežastys|Atitinkamos PID problemos
Aukštos-dažnio mažos amplitudės (<20-second period) | Signal noise, frequent relay operation | Excessive Kd, unfiltered, excessive Td
Vidutinis-Dažnio svyravimas (20–100 sekundžių)|Per didelis Kp, per didelis Ti|Per didelis proporcinis stiprinimas, integralinis sodrumas
Low-Frequency Large Fluctuations (>100 sekundžių)|Išoriniai trikdžiai (formos atsidarymas/uždarymas, medžiagos pasikeitimas)|Kp neatitikimas, per didelis Ti, lėtas atsakas
Sinchronizuota su formos atidarymo/uždarymo ciklu|Valdymo ritmas neatitinka proceso ciklo|PID atsako delsa, reikalingas segmentuotas valdymas
Pagrindinis principas: pirmenybę teikite stabilumui, o ne greičiui. Temperatūros sistemos turi didelę inerciją; stabilumas yra svarbesnis už reakcijos greitį.
II. PID koregavimo strategija, pagrįsta spektro analize
Jei dominuojantis dažnis buvo gautas atliekant FFT analizę, tiksliam koregavimui galima naudoti šias strategijas:
1. Dominuojantis dažnis < 0,01 Hz (laikotarpis > 100 sekundžių) – dideli žemi{3}}dažnio svyravimai
Reiškinys: Temperatūra lėtai svyruoja, o po to smarkiai atšoka, o laikotarpis atitinka gamybos ciklą.
Koregavimo pasiūlymai:
Sumažinti Kp: sumažinkite iki 1,5 ~ 2,0, kad sumažintumėte sistemos jautrumą lėtai -kintantiems trikdžiams;
Padidinti Ti: nustatykite 3–10 kartų periodą (pvz., periodas 120 sekundžių → Ti=360~1200 sekundžių), kad išvengtumėte pernelyg greito integralo kaupimosi;
Išjunkite Td: diferenciacija neveiksminga esant žemiems dažniams ir vietoj to sustiprina triukšmą.
Taikomi scenarijai: didelės kelių{0}}ertmių formos, adatinių vožtuvų sistemos.
2. Dominuojantis dažnis 0,01–0,05 Hz (periodas 20–100 sekundžių) – vidutinis -dažnio svyravimas
Reiškinys: tipiškas „4:1 skilimo“ gedimas, dėl kurio atsiranda nuolatinis svyravimas.
Koregavimo pasiūlymai:
Kp=0.45 × Ku (Ku yra kritinis padidėjimas);
Ti=0.5 × Pu (Pu yra svyravimo periodas);
Td=0.125 × Pu (pvz., Pu=60 sek. → Td=7.5 sek.);
Veikimas: pirmiausia stabilizuokite PI, tada pridėkite Td, kad sustabdytumėte viršijimą.
3. Pagrindinis dažnis > 0,05 Hz (periodas < 20 sekundžių) – aukšto -dažnio virpėjimas
Reiškinys: temperatūros kreivė yra "pjūklo danties", o išvestis dažnai svyruoja.
Koregavimo pasiūlymai:
Patikrinkite signalo kokybę: patvirtinkite gerą termoporos kontaktą ir ekrano trukdžius;
Pridėti skaitmeninį filtravimą: Valdiklyje nustatykite 0,5–1 sekundės filtro laiko konstantą;
Sumažinkite Td arba išjunkite D terminą: Užkirsti kelią aukšto{0}}dažnio triukšmui dėl diferencinio stiprinimo;
Kp gali būti atitinkamai padidintas: Dėl greito sistemos atsako jį galima nustatyti į 2,5–3,0.
Pamatinė formulė:
Rekomenduojama Ti vertė=(3–10) × Dominuojantis ciklas
Rekomenduojama Td vertė=0.125 × Pu (Pu yra išmatuotas virpesių ciklas)
III. Įvairių sistemų tipų reguliavimo pavyzdžiai
Sistemos tipas|Probleminis reiškinys|Parametrai prieš reguliavimą (Kp/Ti/Td)|Rekomenduojami parametrai po reguliavimo|Koregavimo taškai
8 ertmių karštasis bėgikas|60 sekundžių virpesių ciklas|3.0 / 60s / 15s|2.0 / 180s / 0|Sumažinkite Kp, padidinkite Ti, išjunkite D
16 ertmių adatinių vožtuvų sistema|Sinchronizuota su formos atidarymo ciklu (90 sekundžių)|2,5 / 120s / 30s|1,8 / 450 s / 0|Ti nustatytas 5 kartus per ciklą
Vidinis šildymo karštas antgalis|Aukšto-dažnio vibracija (15 sekundžių ciklas)|3,5 / 90s / 20s|3,0 / 90s / 0|+ 1s Filtravimas: išjunkite D, pridėkite filtrą
IV. -Svetainės veiklos pasiūlymai ir rizikos išvengimas
1. Žingsnis-po-derinimo, venkite vieno-pakopinio derinimo: pirmiausia sureguliuokite P → tada I → galiausiai pabandykite D; Vienu metu reguliuokite tik vieną parametrą, stebėkite bent du pilnus ciklus.
2. Įgalinti Anti-Windup: kai išvestis pasiekia ribą (pvz., kaitinama iki 100 %), pristabdykite integruotą kaupimą; Dauguma išmaniųjų temperatūros reguliatorių (pvz., Siemens, Omron) palaiko šią funkciją.
3. Segmentinis PID valdymas: Šildymo pakopa: Kp=3.0, greitas kaitinimas; Pastovios temperatūros stadija: Kp=1.8, Ti=300s, stabili temperatūros kontrolė; Automatinis perjungimas per PLC programą.
4. Patikrinimo būdas: taikyti ±10 laipsnių žingsninį trikdymą ir stebėti atsigavimo procesą; Nepertraukiamai paleiskite 1 valandą, fiksuokite pastovius -būsenos svyravimus Mažiau arba lygūs ±3 laipsniai ; Patikrinkite, ar nėra periodinių gaminio defektų (pvz., kintantys nelyginiai ir lyginiai modulio svoriai). Inžinerinė rekomendacija: pradėjus eksploatuoti, naudokite SCADA sistemą, kad atliktumėte SPC analizę, kad įsitikintumėte, jog Cpk didesnis arba lygus 1,33 ir ar proceso pajėgumas yra pakankamas.
