У системах автоматичного керування регулятори температури та ПІД-контролери є звичайними пристроями, які використовуються для точного контролю температури. У цій статті описано основні принципи терморегуляторів і ПІД-регуляторів, а також відмінності між ними та сценаріями їхнього застосування.
Контроль температури є звичайною потребою в багатьох промислових і лабораторних застосуваннях. Для досягнення точного контролю температури терморегулятори та ПІД-регулятори є одними з найбільш часто використовуваних інструментів. Вони засновані на різних методах і алгоритмах керування, і кожен підходить для різних потреб управління.
Терморегулятор — це пристрій для вимірювання та контролю температури. Зазвичай він складається з датчиків температури, контролерів і виконавчих механізмів. Датчик температури використовується для вимірювання поточної температури та передачі її назад на контролер. Контролер регулює температуру, керуючи приводами, такими як нагрівальні елементи або системи охолодження, на основі заданої температури та поточного сигналу зворотного зв’язку.
Основний принцип роботи терморегулятора полягає в тому, щоб порівнювати різницю між виміряною температурою та встановленою температурою та керувати вихідним сигналом приводу відповідно до різниці, щоб підтримувати температуру близько встановленого значення. Він може використовувати керування з відкритим або замкнутим контуром. Управління з відкритим контуром контролює лише вихідну потужність приводу на основі встановленого значення, тоді як керування із замкнутим контуром регулює вихідну потужність за допомогою сигналів зворотного зв’язку для коригування відхилень температури.
ПІД-контролер
ПІД-регулятор — це звичайний регулятор зі зворотним зв’язком, який використовується для точного керування різними змінними процесу, включаючи температуру. PID означає пропорційний, інтегральний і похідний, які відповідно відповідають трьом основним алгоритмам керування ПІД-регулятора.
1. Пропорційний: Ця частина генерує вихідний сигнал, пропорційний помилці на основі поточної помилки (різниця між встановленим значенням і значенням зворотного зв’язку). Його функція полягає у швидкому реагуванні та зменшенні стаціонарних помилок.
2. Інтеграл: Ця частина генерує вихідний сигнал, пропорційний накопиченому значенню помилки. Його функція — усунення статичних помилок і підвищення стабільності системи.
3. Похідна: Ця частина генерує вихідний сигнал, пропорційний швидкості зміни на основі швидкості зміни помилки. Його функція полягає у зменшенні перерегулювання та коливань під час процесу переходу та покращенні швидкості реакції системи.
ПІД-регулятор поєднує в собі функції пропорційного, інтегрального та диференціального алгоритмів. Регулюючи вагові коефіцієнти між ними, ефект керування можна оптимізувати відповідно до фактичних потреб.
Різниця між регулятором температури та ПІД-регулятором
Основна відмінність терморегуляторів від ПІД-регуляторів полягає в алгоритмі керування та характеристиках відгуку.
Регулятор температури може бути з відкритим або замкнутим контуром керування. Він простий і легкий у реалізації і зазвичай використовується в деяких програмах, які не вимагають високої точності вимірювання температури. Він підходить для сценаріїв, які не вимагають швидкої реакції або мають високу толерантність до стійких помилок.
ПІД-регулятор заснований на пропорційному, інтегральному та диференціальному алгоритмах, який підходить як для стабільного керування, так і для динамічного відгуку. ПІД-регулятор може точніше контролювати температуру, дозволяючи системі стабільно працювати поблизу встановленої температури, маючи при цьому швидку реакцію та стабільну роботу.
Сценарії застосування
Терморегулятори широко використовуються в багатьох лабораторіях, складах, опаленні будинків і деяких простих промислових процесах.
ПІД-регулятори підходять для сценаріїв, які вимагають вищої точності та швидшої реакції, як-от хімічна промисловість, харчова промисловість, фармацевтика та автоматизоване виробництво.
Коротше кажучи, терморегулятор і ПІД-регулятор є пристроями, які використовуються для контролю температури. Контролери температури можуть бути простими системами керування з відкритим або замкнутим циклом, тоді як ПІД-регулятори базуються на пропорційних, інтегральних і диференціальних алгоритмах і можуть контролювати температуру точніше, з швидкою реакцією та стабільною продуктивністю. Вибір відповідного контролера залежить від конкретних потреб застосування, включаючи необхідну точність температури, швидкість відгуку та продуктивність у стаціонарному режимі.
