Tecnologie Informatiche per l'automazione

Regolatori PID

I regolatori industriali ad azione proporzionale (P), integrata (I) e derivativa (D) sono i più utilizzati in campo industriale. Al giorno d'oggi hanno un ampio utilizzo in diversi campi dell'automazione industriale. Il loro compito è quello di risolvere un'azione di regolazione in un processo ove si intende una variabile da voler portare ad un valore costante (set-point) facendone variare l'assunzione in modo tale che questa vari col tempo e si assesti nel tempo. Un processo di questo tipo è fatto a partire da una struttura annegata. Un anello con la legge di controllo più importante deve tenere conto dell'esigenza della variabile assunta per fare in che il processo comporti l'andamento necessario.

Vantaggi

• Buona efficienza nel controllo di molti processi industriali, se le specifiche sono poco stringenti (es. un fermento ti impiega 3 o 20 secondi ciò rappresenta la temperatura). Non cambiamo molto neanche per i cambiamenti infiniti. Robustezza con diverse tecnologie.
• Semplicità di utilizzo poiché si devono solo tarare 2/3 parametri; molte volte non serve una conoscenza approfondita del processo pilot. È necessaria una precisa tecnica da sapere, ma possiamo risalire ai valori da utilizzare attraverso degli esperimenti.

Pertanto, i regolatori PID trovano larga applicazione in sistemi del tipo:

• "Stabile" o "autoregolante":

P(s) = ^{M e-sL} / _{(1+ST1) (1+ST2)}

• "Non autoregolante":

P(s) = ^{M e-sL} / _{S (1+ST2)}

L_r = ritardo puro (puoi usare L_P)

T_i = costante di tempo del sistema

Se L_r ritardo è bene iniettato alla costante di tempo del sistema, allora è l'algoritmo PID che può essere utilizzato; altrimenti servono altre tecniche avanzate di controllo.

Rapporto di controllabilità

Θ = ^L_r / _T1 < 1

Hanno la seguente struttura:

L'unità del controllo o servo impianto del processo è l'unità della somma parte comportanti: uno caso di unit del u(t) è l'integrale dell'errore (y(t)); invece della derivata dell'errore (e caso e=Y_d-Y_f). Procurato d'una parte impianto per il quale 3 sezioni:

u(t) = K_P e(t) + K_I ∫ e(t) dt + K_D de(t) / dt

V(s) = K_P E(s) + K_I ⁽¹⁾ / _S ( V_P ) + K_D E(s)

Regolatori PID

I regolatori industriali ad azione proporzionale (P), integrale (I) e derivativa (D) sono uno degli strumenti fondamentali del controllo automatico, che hanno un ampio utilizzo nel campo dell'automazione industriale. Lo scopo complessivo è quello di raggiungere un'azione di regolazione in un processo per ottenere una variabile che deve raggiungere un valore costante (set-point).

Vantaggi

• Buona efficacia nel controllo di molti processi industriali, se le specifiche sono poco stringenti (es: un termostato che impiega 30-90 secondi per raggiungere la temperatura). Non cambiano molto diverse per le cambiate di una febbre. Relativamente con nuove tecnologie.
• Semplicità di utilizzo: poiché si devono solo tarare 2/3 parametri, molte volte non serve una conoscenza approfondita del processo. Più che porzioni tecniche: decine di esperienze non possono non trovare i valori da utilizzare attraverso degli esperimenti.

Pertanto, i regolatori PID trovano larga applicazione in sistemi del tipo:

• "Stabili" o "autoregolanti":

P(s) = _{M e^-sL}/_{(1+ST1)(1+ST2)}

• "Non autoregolanti":

P(s) = _{M e^-sL}/_S(1+ST2)

L = ritardo puro (può stare _LP_C)

T₁ = costante del tempo del sistema

Se il ritardo è troppo inesatto rispetto alle costanti tempo del sistema, allora l'algoritmo PID può essere utilizzato. Altrimenti, necessitano altre tecniche avanzate nel controllo.

Rapporto di controllabilità

Θ = _L/_T1 <₁

Abbiamo la seguente architettura [Diagramma di blocco].

L'unità del controllore, ovvero l'ingresso del processore, è data dalla somma di 3 contributi: uno per proporzionale con effetto istantaneo dell'errore e(t), proporzionale integrale dell'errore e il caso y_s-y_o. Quindi, fa derivata dell'errore il caso = y_f - y_o. Ovviamente con i parametri quali si osserva:

u(t) = K_p e(t) + K_i ∫e(t) dt + K_d de/dt

V(s) = _KpE(s) + _{Ki 1/S} E(s)

Azione proporzionale

• Componente proporzionale al valore attuale dell'errore.
• Kp costante - reazione pronta anche se variazioni moderate dell'errore.
• Kp basso - trascurabile variazioni di controllo minime.