PIDU – PID regulátor

Symbol blokuPotřebná licence: STANDARD
PIC

Popis funkce
Blok PIDU je základní blok pro vytvoření úplného regulátoru PID (P, I, PI, PD, PID, PI+S). V nejjednodušším případě může pracovat zcela samostatně a plnit standardní funkci PID regulátoru se dvěma stupni volnosti v automatickém (MAN = off) nebo manuálním režimu (MAN = on).

V automatickém režimu (MAN = off) realizuje blok PIDU řídicí zákon PID regulátoru se dvěma stupni volnosti ve tvaru

U(s) = ±K bW(s) Y (s) + 1 Tis W(s) Y (s) + Tds Td N s + 1 cW(s) Y (s) + Z(s)

kde U(s) je Laplaceova transformace řídicí veličiny mv, W(s) je Laplaceova transformace požadované hodnoty sp, Y (s) je Laplaceova transformace regulované veličiny pv, Z(s) je Laplaceova transformace dopředné vazby dv a K, Ti , Td, N, b, c jsou parametry regulátoru. Znaménko pravé strany závisí na parametru RACT. Rozsah řídicí veličiny mv (polohového výstupu regulátoru) je omezen parametry hilim, lolim. Parametr dz udává pásmo necitlivosti v integrační složce regulátoru. Navíc integrační složka může být vypnuta a zafixována na své aktuální hodnotě vstupem IH (IH = on). Pro správnou funkci regulátoru je nutné propojit výstup regulátoru mv se vstupem tv a správně nastavit časovou konstantu vysledovávání tt (doporučená hodnota je tt Ti Td, pro PI regulátor tt 2 Ti). Tím bude zaručen bezrázový přechod při přepínání režimu regulátoru (manuální, automatický) a správná funkce regulátoru při saturaci výstupu mv (tzv. antiwindup). Přídavné výstupy dmv, de a SAT poskytují po řadě rychlostní výstup regulátoru (difference mv), regulační odchylku a příznak saturace výstupu regulátoru mv.

Jestliže je blok PIDU propojen s blokem SCUV (za účelem realizace krokového regulátoru bez polohové zpětné vazby), potom parametr icotype musí být nastaven na hodnotu 4 a význam výstupů mv, dmv a SAT je v tomto případě pozměněn: výstup mv je roven součtu P a D složky regulátoru, zatímco výstup dmv poskytuje diferenci jeho I složky a výstup SAT nese informaci pro blok SCUV, zda je regulační odchylka de v automatickém režimu menší než pásmo necitlivosti dz. Pro případ propojení bloků PIDU a SCUV se navíc doporučuje volit váhový koeficient požadované hodnoty pro derivační složku c rovný nule.

V manuálním režimu (MAN = on) je vstup hv kopírován na výstup mv, pokud nenaráží na horní či dolní omezení výstupu regulátoru. Celková regulační funkce bloku PIDU je zřejmá z následujícího obrázku.

PIC

Vstupy

dv

Proměnná dopředné vazby

double

sp

Požadovaná hodnota (setpoint)

double

pv

Řízená veličina

double

tv

Veličina pro vysledování

double

hv

Hodnota výstupu v manuálním režimu

double

MAN

Manuální nebo automatický režim

bool

off ..

automatický režim

on ...

manuální režim

IH

Zastavení integrace

bool

off ..

integrování povoleno

on ...

integrování pozastaveno

Výstupy

mv

Akční zásah regulátoru (manipulated variable)

double

dmv

Rychlostní výstup regulátoru (diference)

double

de

Regulační odchylka

double

SAT

Saturace

bool

off ..

lineární zákon řízení

on ...

výstup regulátoru je saturován

Parametry

irtype

Typ regulátoru  6

long

1 ....

D

2 ....

I

3 ....

ID

4 ....

P

5 ....

PD

6 ....

PI

7 ....

PID

RACT

Převrácené působení výstupu regulátoru

bool

off ..

vyšší mv vyšší pv

on ...

vyšší mv nižší pv

k

Zesílení regulátoru K  1.0

double

ti

Integrační časová konstanta Ti  4.0

double

td

Derivační časová konstanta Td  1.0

double

nd

Parametr N filtru derivační složky  10.0

double

b

Váhový faktor pro proporcionální složku  1.0

double

c

Váhový faktor pro derivační složku

double

tt

Časová konstanta vysledování. Pro regulátory bez integrační složky nemá žádný význam.  1.0

double

hilim

Horní mez akčního zásahu regulátoru  1.0

double

lolim

Dolní mez akčního zásahu regulátoru  -1.0

double

dz

Pásmo necitlivosti

double

icotype

Typ výstupu regulátoru  1

long

1 ....

analogový výstup

2 ....

šířkově modulovaný výstup (PWM)

3 ....

krokový regulátor s polohovou zpětnou vazbou (SCU)

4 ....

krokový regulátor bez polohové zpětné vazby (SCUV)