Симуляция ПИД-регулятора температуры
Видел много статей на тему ПИД-регуляторов. И с объяснением принципов работы таких регуляторов. И с
алгоритмами подбора параметров. И с реализацией на конкретных железках и программах. Не увидел одного
- симуляции ПИД-регуляторов на моделях, с тем, чтобы пользователь без использования без всякого железа
мог "пощупать" работу ПИД-регулятора.
Для этого создал матмодель нагревательного элемента с датчиком температуры и ПИД-регулятором
(разумеется, с кучей упрощений, но без ущерба для реалистичности). Реализовано это на обычном Excel. С
тем, чтобы любой пользователь мог сам "покрутить" виртуальные параметры, и посмотреть, что из этого
выходит.
Собственно, я эту модель в своё время и сделал как раз для того, чтобы "потрогать" своими руками процесс
ПИД-регулирования.
Сама модель имеет следующие параметры:
- Кf инерционности нагреваемого тела (масса, уд. теплоёмкость, изоляция)
- Температура окружаюшей среды °С
- Начальная температура тела °С
ПИД-регулятор имеет параметры:
- Целевая температура °С
- Коэфф. пропорционального воздействия
- Коэфф. дифференциального воздействия
- Коэфф. интегрального воздействия
- Максимальное значение управляющего воздействия
- Общий коэффициент усиления (если 0, то регулятор и нагреватель не работают)
1. Сначала выключим ПИД-регулирование и убедимся, что модель адекватная.
Устанавливаем равную температуру тела и окружающей среды и убеждаемся на графике, что температура стабильна:
Теперь устанавливаем температуру тела выше температуры окружающей среды, график перестроился и видим, что температура тела по экспоненциальному закону стремится к температуре окружающей среды.
То же самое, но теперь температура тела ниже температуры окружающей среды.
Уменьшаем коэффициент инерционности, и видим, что температура тела быстрее стремится к окружающей среде.
Увеличиваем коэффициент инерционности, и видим, что температура тела медленнее стремится к окружающей среде.
Теперь включаем нагрев (но не ПИД-регулятор!). Для этого в колонке управления "включаем" 2 раза "нагрев" - с 0 по 2 единицу времени на "мощность" =20, и с 11 по 12 единицу времени на "мощность" =10. На графике наблюдаем адекватную реакцию.
Теперь "включаем" постоянный "нагрев" на "мощность" 10. Видим, что температура тела растёт, но до определенного предела - "мощности" не хватает.
2. Теперь "включим" ПИД-регулятор, и посмотрим, как он будет регулировать температуру.Установим целевую температуру в 100°С и Kp=1,Kd=1,Ki=0.1
Увеличим Ki до 1, и увидим, что это не совсем полезно в данном случае.
Теперь уберем интегральную составляющую Ki и посмотрим - теперь регулировка не дотягивает до 100 градусов - мало "мощности" без интегральной составляющей.
Увеличим K и/или Kp - теперь "мощности" хватило, но без интегральной составляющей возникли высокочастотные колебания.
Ну и так далее.
Ссылка на файл. Кому интересно - поиграйтесь.
Еще больше интересных статей
Боремся с ошибкой "Move out of range: -25.000 175.000 134.885 [135570.196]"
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Решение проблемы исправления кривизны стола Creality K1 Max
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Сопла и сопли
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Сколько раз этот вопрос поднимался. Сколько тем...
Комментарии и вопросы
это известный самолёт правда б...
А кто об этом по телефону база...
Мб, потому что 3Движен возит т...
Не получается даже загрузить п...
Менял размещение модели на пов...
Он печатает бенча идеально что...
Здравствуйте! При обновлении п...