V automatických riadiacich systémoch sú regulátory teploty a PID regulátory bežnými zariadeniami používanými na presnú reguláciu teploty. Tento článok predstaví základné princípy regulátorov teploty a PID regulátorov, ako aj rozdiely medzi nimi a ich príslušnými aplikačnými scenármi.
Regulácia teploty je bežnou potrebou v mnohých priemyselných a laboratórnych aplikáciách. Na dosiahnutie presnej regulácie teploty sú regulátory teploty a PID regulátory jedným z najčastejšie používaných nástrojov. Sú založené na rôznych riadiacich metódach a algoritmoch a každý je vhodný pre iné potreby riadenia.
Regulátor teploty je zariadenie používané na meranie a riadenie teploty. Zvyčajne pozostáva zo snímačov teploty, ovládačov a akčných členov. Teplotný senzor sa používa na meranie aktuálnej teploty a jej privádzanie späť do regulátora. Regulátor reguluje teplotu ovládaním akčných členov, ako sú vykurovacie telesá alebo chladiace systémy, na základe nastavenej teploty a aktuálneho signálu spätnej väzby.
Základným pracovným princípom regulátora teploty je porovnávať rozdiel medzi nameranou teplotou a nastavenou teplotou a riadiť výstup pohonu podľa rozdielu, aby sa teplota udržala blízko nastavenej hodnoty. Môže používať riadenie s otvorenou alebo uzavretou slučkou. Regulácia s otvorenou slučkou riadi iba výstup servopohonu na základe nastavenej hodnoty, zatiaľ čo regulácia v uzavretej slučke upravuje výstup prostredníctvom spätnoväzbových signálov na korekciu teplotných odchýlok.
PID regulátor
Regulátor PID je bežný regulátor spätnej väzby, ktorý sa používa na presné riadenie rôznych procesných premenných vrátane teploty. PID znamená proporcionálny, integrálny a derivačný, ktoré zodpovedajú trom základným riadiacim algoritmom PID regulátora.
1. Proporcionálne: Táto časť generuje výstupný signál úmerný chybe na základe aktuálnej chyby (rozdiel medzi nastavenou hodnotou a hodnotou spätnej väzby). Jeho funkciou je rýchlo reagovať a znižovať chyby v ustálenom stave.
2. Integrál: Táto časť generuje výstupný signál úmerný akumulovanej hodnote chyby. Jeho funkciou je eliminovať statické chyby a zlepšiť stabilitu systému.
3. Derivácia: Táto časť generuje výstupný signál úmerný rýchlosti zmeny na základe rýchlosti zmeny chyby. Jeho funkciou je znížiť prekmity a oscilácie počas procesu prechodu a zlepšiť rýchlosť odozvy systému.
PID regulátor kombinuje funkcie proporcionálneho, integrálneho a diferenciálneho algoritmu. Úpravou váh medzi nimi je možné optimalizovať efekt ovládania podľa skutočných potrieb.
Rozdiel medzi regulátorom teploty a PID regulátorom
Hlavným rozdielom medzi regulátormi teploty a PID regulátormi je riadiaci algoritmus a charakteristika odozvy.
Regulátor teploty môže byť riadený s otvorenou alebo uzavretou slučkou. Je jednoduchý a ľahko implementovateľný a zvyčajne sa používa v niektorých aplikáciách, ktoré nevyžadujú vysokú presnosť teploty. Je vhodný pre scenáre, ktoré nevyžadujú rýchlu odozvu alebo majú vysokú toleranciu voči chybám v ustálenom stave.
PID regulátor je založený na proporcionálnom, integrálnom a diferenciálnom algoritme, ktorý je vhodný pre reguláciu v ustálenom stave aj pre dynamickú odozvu. Regulátor PID dokáže presnejšie regulovať teplotu, čo umožňuje systému stabilne pracovať v blízkosti bodu nastavenej teploty, pričom má rýchlu odozvu a výkon v ustálenom stave.
Scenáre aplikácií
Regulátory teploty sa široko používajú v mnohých laboratóriách, skladoch, vykurovaní domácností a niektorých jednoduchých priemyselných procesoch.
Regulátory PID sú vhodné pre scenáre, ktoré vyžadujú vyššiu presnosť a rýchlejšiu odozvu, ako je chemický priemysel, spracovanie potravín, farmaceutický priemysel a automatizovaná výroba.
Stručne povedané, regulátor teploty aj regulátor PID sú zariadenia používané na reguláciu teploty. Regulátory teploty môžu byť jednoduché riadiace systémy s otvorenou alebo uzavretou slučkou, zatiaľ čo regulátory PID sú založené na proporcionálnych, integrálnych a diferenciálnych algoritmoch a dokážu regulovať teplotu presnejšie, s rýchlou odozvou a výkonom v ustálenom stave. Výber vhodného regulátora závisí od konkrétnych potrieb aplikácie, vrátane požadovanej presnosti teploty, rýchlosti odozvy a výkonu v ustálenom stave.
