PI-säätö

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Osaako kukaan kertoa rautalangasta vääntäen kuinka automaation yleisin säädin eli PI-säädin toimii.. Tiedän kyllä miten se virallisesti toimii, mutta en silti ymmärrä sen toimintaa
Kuinka siis P ja I osa vaikuttavat säädössä? Eli jos joku tavis kysyy miten P ja I osa vaikuttavat säädössä, niin kuinka kertoa..

Olisin todella kiitollinen jos joku osaisi selittää tämän minulle selvästi.

Niin ja jos tämä viesti on väärässä osiossa niin kertokaa..

Sivut

Kommentit (32)

Vierailija

P-osa säätää suoraan verrannollisena poikkeamaan säätöarvosta ja I-osa integroi tuota poikkeamaa ja säätää tavallaan keskiarvon kohdalleen.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26912
Liittynyt16.3.2005
cool-j
Osaako kukaan kertoa rautalangasta vääntäen kuinka automaation yleisin säädin eli PI-säädin toimii.



PID-säätö on hyvin laaja aihe, jonka perusteellinen rautalangasta vääntäminen on iso homma. Voisit hieman täsmentää mitä et ymmärrä, tai jos et osaa edes täsmentää, lukea asiat säätötekniikan perusteiden oppikirjasta. Kukaan tuskin osaa ja viitsii tehdä sen parempaa yleiskatsausta.

Wikipedian artikkeli on mielestäni varsin yksityiskohtainen:
http://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller

Kuinka siis P ja I osa vaikuttavat säädössä? Eli jos joku tavis kysyy miten P ja I osa vaikuttavat säädössä, niin kuinka kertoa.



Vastasiko tuo Wikipedian artikkeli kysymyksiisi toivotulla tavalla?

Niin ja jos tämä viesti on väärässä osiossa niin kertokaa..



Ehkä se on lähempänä tekniikkaa, mutta fysiikka ja matematiikka luuraavat kaiken tekniikan takana. Katsotaan nyt kuinka pitkälle PID-säädön matematiikkaan päästään.

Vierailija
Neutroni
cool-j
Osaako kukaan kertoa rautalangasta vääntäen kuinka automaation yleisin säädin eli PI-säädin toimii.



PID-säätö on hyvin laaja aihe, jonka perusteellinen rautalangasta vääntäminen on iso homma. Voisit hieman täsmentää mitä et ymmärrä, tai jos et osaa edes täsmentää, lukea asiat säätötekniikan perusteiden oppikirjasta. Kukaan tuskin osaa ja viitsii tehdä sen parempaa yleiskatsausta.
...
Melkoisen samaa mieltä kanssasi Tekussakin aihetta vaan sivuttiin jotenkin tuohon malliin, mitä kirjoitit. Se vaan on tuo PID-juttu, ja se siitä. Aihe on todellakin niin monimerkityksellinen. Pitäisi määritellä kohde, niin sitten voisi yrittää. Minä en viitti enää kelata noita asioita päähäni.
Pitääkin kysäistä Mikael Lindeniltä (Tampereen teknillinen korkeakoulu, professori) ja Pasi Kiviseltä (Kuopion yliopisto, kylmätekniikkaan tohtori) asiaa. Ovat hyvinkin tuttuja.

Vierailija

Ok ellikkäs jos jätetään tuo P-osa sitten pois koska sen vaikutuksen jotenkin ymmärrän.. Mutta sitten tuo I-osa eli kun sanotaan että I-säädin integroi asetus- ja mittausarvon erosuuretta niin kauan kuin erosuure on poistunut niin mitä tuo käytännössä tarkoittaa?

Pitääkin kysäistä Mikael Lindeniltä (Tampereen teknillinen korkeakoulu, professori) ja Pasi Kiviseltä (Kuopion yliopisto, kylmätekniikkaan tohtori) asiaa. Ovat hyvinkin tuttuja.

Kerrohan sitten meille mitä sanoivat?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26912
Liittynyt16.3.2005
cool-j
Ok ellikkäs jos jätetään tuo P-osa sitten pois koska sen vaikutuksen jotenkin ymmärrän.. Mutta sitten tuo I-osa eli kun sanotaan että I-säädin integroi asetus- ja mittausarvon erosuuretta niin kauan kuin erosuure on poistunut niin mitä tuo käytännössä tarkoittaa?



Käytännössä se tarkoittaa sitä, että kontrollerissa summataan joka aika-askeleella sen hetkinen virhe summaksi. Säädön I-komponentti on verrannollinen tuohon summaan. Sillä tavalla pelkkään P-säätöön jäävä virhe vähitellen kumoutuu, ja staattisessa tilassa I-komponentti vastaa koko säätöarvosta, koska virhe ja siten P-komponentti on nolla.

I:n kasvattaminen liikaa lisää kuitenkin ns. yliampumista, jossa säädettävä parametri ylittää asetusarvon ja aaltoilee sitten vaimenevasti säätöarvon ympärillä. Käytännön toteutuksissa tuota integrointisummaa joudutaan rajoittamaan, jotta yliampuminen ei olisi mahdotonta. Vaikka P-säätö onkin jatkuvassa tilassa nolla, sitä ei voi jättää pois. Ainoana säätönä I johtaa epästabiiliuteen.

Paul M
Seuraa 
Viestejä8560
Liittynyt16.3.2005

I-osa toimii niin, että I-osan säätö hakeutuu hyvin hitaasti 0-poikkeamaan asetusarvosta. Anaogisessa säätimessä tämä tarkoittaa sitä, että summausvastuksien I:n kautta tulee yhä iso vastakkainen poikkeama kuin on keskimääräinen säätöero. D-ottaa muutoksesta derivaattaa ja ennakoi tarvittavan vasteen nopeutta eli oikeasti korjaavan säätöjännitteen suuruutta. Eli jos poikkeama asetusarvosta lähtee nopeasti surenemaan, astuu D mukaan ja palauttaa säätöä voimallisesti kohti asetusarvoa. D-osasta tuleva signaali on vastaavalla tavalla kuin I:ssä vastakkainen säätöpoikkeamaan summausvastuksille.

I tekee siis hienosäätöä keskimääräiselle poikkeamalle.

D muodostetaan säätöpiiriin perinteisesti sarjakondensaattorilla säädetystä jännitteestä tai muusta - mitä nyt sitten säädetäänkin. Eli mitä isompi muutosnopeus on säädetyssä piirissä, sen voimallisemmin eli isommalla jännitteellä kondensaattori laskee tietoa muutoksesta säätöpiiriin.

I muodostetaan isovastus-kondensaattori-suodattimella eli alipäästösuodattimella. Säätöeroa tunnustellaan siis vastuksella siinä kuin D-osassa säätöeroa tunnustellaan kondensaattorilla. Siitä ei mene ns. läpi nopeat muutokset, koska vastuksen kautta ei ehdi virtaa juurikaan kulkea kondensaattoria varaamaan. Kondensaattori saa nopeissa muutoksissa keskiarvon kuvaamaan säätöeroa. Arvo voi heilahdella asetusarvon molemmin puolin nopeasti, mutta I-osaan jää vain keskimääräinen poikkeama, jota vastaten I-piiri sitten säätää säätöä kohti asetusarvoa (siis vastakkaisella säätöjännitteellä summausvastuksiin). Esimerkiksi kondensaattoriin jää 10 sekunnin aikana 10 mV poikkeama + -suuntaan. Säädin asettaa korjaavaksi säädöksi -10 mV summausvastukseensa. Tosin tuo näkyisi vain niin, että säätimen sallitaan toimia 10 s pätkissä. Oikein toimiva I tekee tietenkin säätötyötä koko ajan eikä keskimääräistä poikkeamaa "ehdi" syntyä juuri nimeksikään.

D ei korjaa pieniä säätöpoikkeamia johtuen analogisäädössä sarjassa olevasta kondensaattorista ja oikeasti analogivahvistuskytkentöjen huonosta tarkkuudesta. Tarkkuus on prosenttiluokkaa. Nopeudella on tämä hintana. Ilman I-osuutta pelkkä D voi "valuttaa" säätöä ohi asetusarvon paljonkin. I taasen ei ehdi korjata nopeita poikkeamia, mutta tunnistaa poikkeaman aina ja säätää tarkasti vaikkakin hitaasti keskipoikkeamaa. I-säädön tarkkuus on promilleluokkaa analogisäädöissäkin.

P on selittämättä. Se on korjaavan piirin vahvistusta kuvaava tekijä. Korjaava säätö tarvitsee oikean vahvistuksen vastatakseen virheeseen oikealla voimakkuudella. Eli jos säätöpoikkeama on 1 V on siihen vastattava -1 V korjausliikkeellä, jotta päästään lähelle 0-poikkeamaa.

Analogisäädöissä nämä olisivat tajuttavissa virtapiirimuodossa. Homma perustuu operatiovahvistimeen, summausvastuksiin, ali- ja ylipäästösuodattimiin vastuksilla ja kondensaattoreilla. Digitaalisesti tehdään samat toimet. P on aivan suora kerroin. I on hetkellisten arvojen summaamista, D on peräkkäisten muutosten erotus tunnistusvälillä (tunnistusvälin on oltava hyvin lyhyt mahdolliseen muutokseen verrattuna).

Hiirimeluexpertti. Majoneesitehtailija. Luonnontieteet: Maailman suurin uskonto. Avatar on halkaistu tykin kuula

Vierailija
cool-j
Kerrohan sitten meille mitä sanoivat?
Taisinkin kirjoittaa tohtoreille ihan turhaan, sillä vaikuttaa, että joku heistä on jo edellä kirjoittanut tästä aiheesta No viestiä on mennyt eteenpäin.

Aihe on askarruttanut minuakin todella pitkään, ja ei noihin määritelmiin saa oikein tolkkua. Eli rautalanaimallit eivät toimi tässäkään asiassa. Käsitteet ovat niin moninaisia/selitteisiä. Seuraan erittäin mielenkiinnolla tätä ketjua.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26912
Liittynyt16.3.2005
Kallioluola
Aihe on askarruttanut minuakin todella pitkään, ja ei noihin määritelmiin saa oikein tolkkua. Eli rautalanaimallit eivät toimi tässäkään asiassa. Käsitteet ovat niin moninaisia/selitteisiä. Seuraan erittäin mielenkiinnolla tätä ketjua.



Olisko ongelman perimmäinen syy matemaattisen pohjatiedon vähäisyys. PID-säätö on matemaattinen oppirakennelma, jonka kunnolliseen ymmärtämiseen pitää asiaa lähestyä sen omalla kielellä. Kuten tekniset asiat yleensä, PID-säädönkin salat oppii oikeasti ymmärtämään vain laskemalla rajusti laskuharjoituksia. Rautalangat ja käsienheiluttelut jättävät aina sen oleellisen pois.

Sitten on ymmärrettävästi ongelma, jos omalla koulutasolla ei opeteta riittävästi integraali- ja differentiaalilaskentaa. Silloin pitää opetella ensin matematiikka ja vasta sitten yrittää ymmärtää sitä säädintä, jos ei "kirjassa sanotaan näin" -peruste kelpaa.

Vierailija
Neutroni
Kallioluola
Aihe on askarruttanut minuakin todella pitkään, ja ei noihin määritelmiin saa oikein tolkkua. Eli rautalanaimallit eivät toimi tässäkään asiassa. Käsitteet ovat niin moninaisia/selitteisiä. Seuraan erittäin mielenkiinnolla tätä ketjua.

Olisko ongelman perimmäinen syy matemaattisen pohjatiedon vähäisyys. PID-säätö on matemaattinen oppirakennelma, jonka kunnolliseen ymmärtämiseen pitää asiaa lähestyä sen omalla kielellä. Kuten tekniset asiat yleensä, PID-säädönkin salat oppii oikeasti ymmärtämään vain laskemalla rajusti laskuharjoituksia. Rautalangat ja käsienheiluttelut jättävät aina sen oleellisen pois.

Sitten on ymmärrettävästi ongelma, jos omalla koulutasolla ei opeteta riittävästi integraali- ja differentiaalilaskentaa. Silloin pitää opetella ensin matematiikka ja vasta sitten yrittää ymmärtää sitä säädintä, jos ei "kirjassa sanotaan näin" -peruste kelpaa.

Ehkä asia on todellakin noin. Asiaa kylläkin sivuttiin mm. pneumatiikassa sekä myös sähkötekniikassa. Ärsyttävää, kun ei saa sitä rautalankamallia. No eihän kaikkia käsitteitä voi sillain rakennella. Tämä asia ei todellakaan ole ihan yksiselitteinen. Hieno ketjun avaus. Ensin hämmästyin, kun tälläinen ketju avattiin, mutta kyllähän tämäkin asia täällä Tiede-foorumilla pohditaan kansantajuiseksi.

Vierailija
Ketkunen
Linkistä löytyy rautalankamalli PI ja PID-säätimestä,siitä selviää myös nuo jo edellä kuvatut kytkentäerot
http://gallia.kajak.fi/opmateriaalit/yl ... I%20D1.pdf
Hyvä linkki, joka vie tajun ainakin minulta
Edellinen linkki
Prosessi viritetään säätöjen keskinäisillä suhteilla siten, että se korjaa virheensä mahdollisimman hyvin nopeasti ja vakaasti.
Ylireagointi aiheuttaa prosessiin värähtelyjä ja voi saada koko prosessin värähtelemään. Tämän vuoksi varsinkin D –säädön kanssa tulee olla varovainen.

Ihan ymmärettävää tekstiä on, vai...

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat