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 HVAC V1, не являются точной реализацией алгоритма, но содержат в себе поправки на специфику работы устройства, для облегчения настройки и стабильности работы.
Использующиеся термины
- Цель - целевая температура\уставка.
- Ошибка - разница между текущей температурой приточного воздуха и целевой.
- Воздействие - количество мощности, затребованное у калорифера или ККБ.
- Инерция\инерционность - инерционность системы, задержка между воздействием и реальным изменением регулируемой величины. (нагреватель после подачи мощности должен разогреться, прежде чем начнет передавать тепло воздуху).
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
- Установите значение P, что бы добиться не затухающих колебаний в системе.
- Постепенно увеличивайте I, до того момента пока колебания не исчезнут, либо не станут приемлимыми.
- Проведите несколько повторных запусков системы, убедившись в стабильности работы.
Возможные проблемы
- 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.
- Невозможно достичь уставки или черезмерно долгое ее достижение - слишком маленькие коэффициенты P и\или I.
- Провал значения при запуске - слишком маленький коэффициент P.
- Сильное превышение уставки при запуске - слишком большой коэффициент I.
Add Comment