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遅延が非常に大きいシステムで PI(D) ゲインを調整する必要があります。一般的な温度調節器ですが、温度プローブがヒーターから離れています。さらに詳しい情報:

  • プローブの応答は、ヒーターの変化から約 10 秒遅れます。

  • 温度は 1 Hz でサンプリングされ、分解能は 0.01 °C です。

  • ヒーターは、1 Hz の周期で 10 ビット PWM の PWM でコントローラーです。

  • 目標は、振動を ±0.05 °C 未満に維持することです。

現在、コントローラーをPIとして使用しています。揺れは避けられません。ゲインが高いほど、振動は小さく速くなります。まだ高すぎる (約 ±0.15 °C)。P および I ゲインを下げると、非常に長く深い振動が発生します。

これは遅れのせいだと思います。整定時間は問題ではありません。必要なだけ時間がかかる場合があります。

システムを機能させる方法について頭を悩ませています。Iだけで考えてみましょう。プローブが目標値に到達し、I出力が減少し始めると、温度は再び上昇します。変動が遅すぎて dError がゼロに非常に近いため、微分項を使用できません (dGain を大きな値に設定すると、ノイズが多すぎます)。

何か案が？

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通常、遅延が大きい場合は 2 つのオプションがあります。システムのゲインを下げるか、制御しているプラ​​ントのモデルがある場合は、スミス予測を使用します。

システムのモデル化 (入力で開ループ ステップを使用) から始めて、プラントの遅延と時定数を定量化し、温度のサンプリングと PWM レートが適切かどうかを確認します。

プラント ダイナミクスと比較して PWM 周波数が小さすぎる場合、PWM が遅いために発振が持続することに注意してください。PWMへの定数入力のみを使用して確認できます（コントローラーなし、開ループ）。

編集: 問題が既に解決されていることはわかりませんでしたが、参考のためにここに残しておきます。

于 2015-07-01T17:43:16.550 に答える
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P のみを試してください。比例のみの振動はどのくらいの速さですか? Kp を十分に小さく調整して振動が起こらないようにできない場合は、システムに対してヒーターが過剰に出力されています。

システムのデッド タイムが 10 秒程度の場合、積分項の時定数 (T_i) は、ジーグラー ニコルスの開ループ PI ルール ( https://controls. engin.umich.edu/wiki/index.php/PIDTuningClassical#Ziegler-Nichols_Open-Loop_Tuning_Method_or_Process_Reaction_Method : ) 、積分項は Ki = Kp/T_i である必要があります。したがって、デッドタイム = 10 秒の場合、Ki は Kp/33 またはそれより遅くなるはずです。

積分のみの振動が発生している場合、積分はプロセスが応答するよりも速く巻き上げられ、巻き下がり、さらに小さくなるはずです。

また、さまざまな用語の単位について考えてみてください。問題を引き起こしているのは遅延ではなく、測定および制御システムの分解能かもしれません。1/1024 解像度の PWM で (たとえば) 100W ヒーターを駆動している場合、0.01C の温度差に基づいて調整しようとしている PWM カウントごとに 0.1W の解像度があります。Kp = 100 PWMcount/度 (または 10W/度) 未満では、0.01C エラーに応答して変更を行うのに十分な PWM の分解能がありません。Kp=10PWM/C では、PWM 電力を実際に変更するには 0.10C の変更が必要になる場合があります。より高い分解能の PWM を使用できますか?

逆に考えると、システムを 0.01C で 30C の範囲で動作させたい場合は、少なくとも 15 ビット PWM に、制御されたシステムの 10 倍の解像度が必要だと思います。わずか 10 ビットの PWM では、測定の分解能の 10 倍で制御しても、合計範囲は約 1C しか得られません。

于 2015-05-15T18:58:59.727 に答える