Общее

Контроллер вентиляции HVAC V1, для плавного и точного достижения уставки температурой приточного воздуха имеет реализацию алгоритма PID.

Программа устройства содержит два полностью независимых PI-регулятора, один для нагревателя, другой для ККБ.

PI-регуляторы OregonX, не являются точной реализацией алгоритма, но содержат в себе поправки на специфику работы устройства, для облегчения настройки и стабильности работы.

Использующиеся термины

Общий принцип работы

PI-регулятор имеет 2 параметра настройки, это P и I коэффициенты. Каждый промежуток времени, в зависимости от текущей ошибки, рассчитывается требуемое воздействие от каждого из двух коэффициентов, после чего их сумма запрашивается у калорифера или ККБ, так в цикле продолжается до тех пор, пока ошибка не станет минимально возможной.

  Пример 1: После расчета, требуемое воздействие P = 20%, требуемое воздействие I = 5%. Итоговая мощность нагревателя будет 25%.

Требуемое воздействие каждого из коэффициентов может быть меньше нуля, но итоговое, в случае отрицательного значения, будет заменено нулем.

  Пример 2: После расчета, требуемое воздействие P = 20%, требуемое воздействие I = -5%. Итоговая мощность нагревателя будет 15%.
  Пример 3: После расчета, требуемое воздействие P = 20%, требуемое воздействие I = -25%. Итоговая мощность нагревателя будет 0%.

Настройка PI-регулятора заключается в эмпирическом подборе требуемых коэффициентов на конкретной реальной системе.

Коэффициент П

Далее P.

P отвечает за пропорциональную составляющую алгоритма, рассчитываемое им воздействие напрямую зависит от текущей ошибки. При ошибке 0, воздействие P будет так же равно нулю.

Значение P влияет, насколько велико будет влияние ошибки на воздействие.

 Пример 1: P = 1.0, Ошибка = 5.0, требуемое воздействие будет равно 50%. 
 Пример 2: P = 0.5, Ошибка = 5.0, требуемое воздействие будет равно 25%.
 Пример 3: P = 1.0, Ошибка = -5.0, требуемое воздействие будет равно -50%.

Коэффициент P позволяет системе реагировать на большие значения ошибки, но сам по себе не сможет достичь цели, ввиду неизбежного наличия инерции в системе. Обычно, в зависимости от значения коэффициента, регулируемое значение начинает колебаться в районе значения цели, либо ниже, не достигая ее.

Коэффициент И

Далее I.

I отвечает за накопительную составляющую алгоритма, каждый цикл, воздействие I растет, либо уменьшается на определенную величину, в зависимости от размера ошибки. При ошибке 0, воздействие I будет равно накопленному за предыдущие циклы.

Значение I влияет, насколько велико будет влияние ошибки на воздействие.

 Пример 1 цикл 1: I = 1.0, Ошибка = 5.0, требуемое воздействие будет равно 5%. 
 Пример 1 цикл 2: I = 1.0, Ошибка = 5.0, требуемое воздействие будет равно 10%. 
 Пример 1 цикл 3: I = 1.0, Ошибка = 5.0, требуемое воздействие будет равно 15%. 
 Пример 1 цикл 4: I = 1.0, Ошибка = 0.0, требуемое воздействие будет равно 15%. 
 Пример 1 цикл 5: I = 1.0, Ошибка = -5.0, требуемое воздействие будет равно 10%. 

 Пример 2 цикл 1: I = 2.0, Ошибка = 5.0, требуемое воздействие будет равно 10%. 
 Пример 2 цикл 2: I = 2.0, Ошибка = 5.0, требуемое воздействие будет равно 20%. 
 Пример 2 цикл 3: I = 2.0, Ошибка = 5.0, требуемое воздействие будет равно 30%. 
 Пример 2 цикл 4: I = 2.0, Ошибка = 0.0, требуемое воздействие будет равно 30%. 
 Пример 2 цикл 5: I = 2.0, Ошибка = -5.0, требуемое воздействие будет равно 20%.

Коэффициент I позволяет системе постепенно достичь требуемой мощности, но делает это слишком медленно, так же, при колебаниях регулируемого значения, не может на него реагировать с требуемой скоростью.

Принцип настройки

  1. Установите значение P, что бы добиться не затухающих колебаний в системе.
  2. Постепенно увеличивайте I, до того момента пока колебания не исчезнут, либо не станут приемлимыми.
  3. Проведите несколько повторных запусков системы, убедившись в стабильности работы.

Возможные проблемы

  1. Невозможно устранить крупные колебания.

    Датчик значения находиться слишком далеко от объекта производящего воздействие.Нелинейность объекта производящего воздействие. (колебания температуры воды, разная мощность групп нагревателя и т.п.)Слишком большие коэффициенты P и\или I.

  2. Невозможно достичь уставки или черезмерно долгое ее достижение - слишком маленькие коэффициенты P и\или I.
  3. Провал значения при запуске - слишком маленький коэффициент P.
  4. Сильное превышение уставки при запуске - слишком большой коэффициент I.