Analogowy regulator PID

Tutaj mozesz poruszać tematy ogólne powiązane z elektroniką, np. dyskusje na temat podzespołów, układów, zasad ich działania. Czyli można pisać o wszystkim czego nie da się przyporządkować do innych działów.
ODPOWIEDZ
leech10
Użytkownik
Posty: 548
Rejestracja: 24 mar 2011, 20:34
Lokalizacja: Katowice

Analogowy regulator PID

Post autor: leech10 » 31 mar 2017, 23:42

Hej

Naszło mnie, tak z ciekawości, żeby popartzec na różne regulatory (P, PI , PID). Poczytałem na necie ale głównie sa to opisy członów regulujących P I D, a jeśli chodzi o praktyczne aplikacje więcej jest wersji cyfrowych tak to nazwijmy( uC). Oczywiście jest też sporo analogowych układów ale trochę nie kumam jak to działa. Oczywiście wiem po co jest każdy człon ale chodzi mi o praktyczne, analogowe rozwiązanie.. Zaczałem sobie analizowac i tak.

Regulator proporcjonalny, jak dla mnie w najprostszej wersji to wzmacniacz błedu. Taki jak na rysunku 1. Układ chyba najprostszy z możliwych. Regulator taki ma się charakteryzowac wzmocnieniem błędu. Jeśli dobrze rozumuje to tutaj to wzmocnienie jest wyznaczane przez wzmocnienie samego wzmacniacza, czyli jest bardzo duże. Układ szybko odpowiada no ale tutaj układ wykonawczy jest tez bardzo szybki, że tak powiem bezwładnośc jest bardzo mała :-) Według teorii występuje tutaj uchyb ustalony, czyli układ nie wyreguluje idealnie tego napięcia, ale jest on tym mniejszy im większe wzmocnienie, więc w tym wypadku byłby bardzo mały, ale istnieje za to groźba niepożądanych oscylacji układu. Tutaj chciałbym przejśc do rysunku 2 czyli układu, kóry sam zbudowałem i z którym był problem( własnie oscylacje) Jony 130 pomógł mi je wyeliminować przrez dodanie kondensatora i rezystora czyli elementu całkującego. I czy teraz: , czy to dalej jest regulator proporcjonalny tylko z tak zwanym "feedback filter" , czy jest to już regulator Proporcjonalno całkujący PI? Z tego co się dowiedziałem do redukcji oscylacji służy człon różniczkujący D, a tu go nie mamy?

Kolejna kwestia, która mnie nurtuje to Jeden przykład schematu takiego analogowego regulatora PID ( rysunek 3)

I tu własnie nie bardzo wiem jak to działa. Napisze mój tok rozumowanie (najpier człony P i I, narazie pomińmy D) , może błędny no ale inaczej się tego nie dowiem:

Załóżmy że steruje to silnikiem z dużą bezwładnością. Silnik taki obraca się 1000 obr/min i na wejściu układu powiedzmy jest 5V co oznacza że predkość obrotowa jest dobra. Jako odniesie dajmy też 5V. Więc te 3 układ sa jakby w spoczynku. Teraz coś nale przyhamowuje silnik i napięcie spada do 4V.

Człon proporcjonalny zachowa tak jak wzmacniacz błędu czili poda większe napięcie na wyjście mające nazwijmy to dodac gazu, z taką siłą, jakie ma wzmocnienie. Ma to za zadanie wyregulowac obroty. Niestety nie rozumiem skąd sie bierze błądu uchybu P przy małym wzmocnieniu. Koniec końców silnik powinien przecież osiągnąć te zadane obroty. Skąd ten błąd się bierze?

Człon całkujący. No własnie. On tu też doda napięcie. Bo kondensator zacznie się ładować prądem wyznaczonym przez napięcie błędu i wartość R. On tak naprawdę dodaje jeszcze jakies napięcie do naszego układu. No i wprowadza oscylacje, bo jak już skasujemy ten bład , silnik rozpędzi się do zadanej prędkości i na wejściu układu pojawi się te 5V to przeciez kondensator integratora jest naładowany( a gdy na wejściu integratora i na wejściu odwracającym jest to samo napięcie to kondensator nie bedzie miał się jak rozładować) i będzie dalej rozpędzał silnik, co spowoduje że układ będzie musiał zadziałać w odwrotną stronę, i tak żeby kondensator integratora się rozładował i nie dawał sygnału rozpędzającego silnik ponad miarę.

Nie pojmuje w jaki sposób ten błąd P powstaje( w filmach na YT mówią że on tam jest, ok mogę to przyjąć za pewnik, ale nie o to mi chodzi). Jesli juz jest to to dodanie napiecia przez I ma go usunąć jak mniemam. No i tym bardziej jest to nurtujące że ten sam błąd występuje w wersji cyfrowej (programowej)tego układu.

Mam jeszcze inne zagadnienia ale te sa podstawowe więc resztę najwyżej później dokleje.



Pozdrawiam
Piotrek
Załączniki
Stabilizator 1.jpg
Stabilizator 1.jpg (21.95 KiB) Przejrzano 1922 razy
stabilizator 2.jpg
PID.jpg
PID.jpg (36.78 KiB) Przejrzano 1922 razy

leech10
Użytkownik
Posty: 548
Rejestracja: 24 mar 2011, 20:34
Lokalizacja: Katowice

Post autor: leech10 » 01 kwie 2017, 17:48

Hej

Sam sie dogrzebalem do wiadomości na amerykanskich stronach. Chodzi o to, ze jak blad jest juz bardzo maly to w przypadku małego wzmocnienia członu P nie da go sie wyzerowac(sygnał sterujący bedzie zbyt maly). Duże zas wzmocnienie spowoduje oscylacje. Proste bardzo wytlumaczenie a ja szukalem gdzie indziej I glowkowalem nad tym przy okazji pisząc nocny elaborat. Ech..... Przekombinowalem. I to zdrowo

Pozdrawiam
Piotrek

leech10
Użytkownik
Posty: 548
Rejestracja: 24 mar 2011, 20:34
Lokalizacja: Katowice

Post autor: leech10 » 02 kwie 2017, 15:20

Hej

No i koniec końców znalazłem projekt analogowo sterowanego odwróconego wahadła i tam wyjaśnienia teoretyczne i aplikacje kontrolera PID na wzmacniaczach.


Pozdrawiam
Piotrek

Jony130
Moderator
Posty: 3069
Rejestracja: 11 sie 2005, 16:33
Lokalizacja: wrocław

Post autor: Jony130 » 02 kwie 2017, 16:51

No a gdzie jest link do tego opisu? By inni zainteresowani tematem tez sobie poczytali?

leech10
Użytkownik
Posty: 548
Rejestracja: 24 mar 2011, 20:34
Lokalizacja: Katowice

Post autor: leech10 » 04 kwie 2017, 14:37


ODPOWIEDZ