<- До підрозділу PLC MachineStruxure CODESYS (загальна) Коментувати

ПІ та ПІД-регулювання в ControlLoopLibrary в CODESYS: теоретичні відомості

Controller_Base

Представляє базовий функціональний блок регулятора. Він розширює LConC із Common Behaviour Model і містить спільні методи та властивості для будь-якого регулятора. Структуру базового регулятора наведено на рис. 1.

рис.1.

Базовий регулятор забезпечує базову функціональність, зокрема додавання зсуву, обмеження виходу та обробку ручного режиму. Крім того, він надає значення інтервалу циклу задачі, у межах якої працює.

Індивідуально розроблені регулятори повинні розширювати цей базовий функціональний блок. Для створення власного регулятора необхідно розширити цей блок. Після цього відповідні функції базового блоку можуть бути переозначені для отримання індивідуальної поведінки регулятора. Детальніше див. рис.2. Він описує компонент ControllerLogic із наведеного вище рисунка більш детально. Індивідуально розроблені регулятори повинні викликати SUPER^(); під час виклику свого функціонального блока. Обмеження виконується базовим функціональним блоком регулятора. Функція HandleLimitsExceeded(...) є лише повідомленням про перевищення меж. Бібліотека надає засоби, що спрощують створення індивідуальних регуляторів. До них належать методи апроксимації інтегральної та диференціальної складових.

Scope	Name	Type	Коментар	Inherited from
Input	xEnable	BOOL	TRUE: активує визначену операцію; FALSE: перериває/скидає операцію	LConC
Output	xBusy	BOOL	TRUE: операція виконується	LConC
Output	xError	BOOL	TRUE: досягнуто стану помилки	LConC
Input	lrActualValue	LREAL	Представляє виміряне фактичне значення	—
Input	lrSetPoint	LREAL	Представляє бажане задане значення	—
Input	xManual	BOOL	TRUE: активує ручне задання lrOutput; FALSE: lrOutput обчислюється регулятором	—
Input	lrManualValue	LREAL	Значення, яке передається в lrOutput, якщо xManual = TRUE	—
Input	lrOffset	LREAL	Зсув, що додається до lrOutput (не впливає, якщо xManual = TRUE)	—
Input	lrMinValue	LREAL	Нижня межа lrOutput (без обмеження: встановити lrMinValue = lrMaxValue = 0)	—
Input	lrMaxValue	LREAL	Верхня межа lrOutput (без обмеження: встановити lrMinValue = lrMaxValue = 0)	—
Output	lrOutput	LREAL	Керуючий вплив регулятора (завжди між lrMinValue та lrMaxValue)	—
Output	xLimitsActive	BOOL	TRUE: обчислене lrOutput перевищило межі; FALSE: lrOutput в межах	—
Output	eErrorID	Controller_Error	Поточна помилка	—

Controller_PID

PID-регулятор використовує значення розузгодження e(t), яке безперервно обчислюється функціональним блоком Controller_Base. Воно представляє різницю між заданим значенням (setpoint) та виміряною технологічною змінною.

PID-регулятор формує коригуючий вплив на основі пропорційної, інтегральної та диференціальної складових (зазвичай позначаються P, I та D відповідно), від яких і походить назва регулятора.

P враховує поточні значення розузгодження. Наприклад, якщо розузгодження велике і додатне, керуючий вплив також буде великим і додатним.
I враховує минулі значення розузгодження. Наприклад, якщо поточний вихід недостатньо сильний, інтеграл розузгодження накопичуватиметься з часом, і регулятор відповідатиме сильнішим впливом.
D враховує можливі майбутні тенденції розузгодження на основі його поточної швидкості зміни.

Оскільки PID-регулятор спирається лише на фактично виміряну технологічну змінну, а не на знання про внутрішню модель процесу, він має широке застосування. Налаштовуючи три параметри моделі, PID-регулятор можна адаптувати до конкретних вимог процесу. Реакцію регулятора можна описати з точки зору його чутливості до розузгодження, ступеня перерегулювання та рівня коливань системи.

Використання алгоритму PID не гарантує оптимального керування системою або навіть її стійкості.

рис.1.

Scope	Name	Type	Коментар	Успадковано від
Input	xEnable	BOOL	TRUE: активує визначену операцію; FALSE: перериває/скидає операцію	LConC
Output	xBusy	BOOL	TRUE: операція виконується	LConC
Output	xError	BOOL	TRUE: досягнуто стану помилки	LConC
Input	lrActualValue	LREAL	Представляє виміряне фактичне значення	Controller_Base
Input	lrSetPoint	LREAL	Представляє бажане задане значення	Controller_Base
Input	xManual	BOOL	TRUE: активує ручне задання lrOutput; FALSE: lrOutput обчислюється регулятором	Controller_Base
Input	lrManualValue	LREAL	Значення, яке передається в lrOutput, якщо xManual = TRUE	Controller_Base
Input	lrOffset	LREAL	Зсув, що додається до lrOutput (не впливає, якщо xManual = TRUE)	Controller_Base
Input	lrMinValue	LREAL	Нижня межа lrOutput (без обмеження: встановити lrMinValue = lrMaxValue = 0)	Controller_Base
Input	lrMaxValue	LREAL	Верхня межа lrOutput (без обмеження: встановити lrMinValue = lrMaxValue = 0)	Controller_Base
Output	lrOutput	LREAL	Керуючий вплив регулятора (завжди між lrMinValue та lrMaxValue)	Controller_Base
Output	xLimitsActive	BOOL	TRUE: lrOutput вийшов за межі; FALSE: lrOutput в межах	Controller_Base
Output	eErrorID	Controller_Error	Поточна помилка	Controller_Base
Input	itfIntegrator	Integrator	Бажана апроксимація інтегратора	—
Input	itfDifferentiator	Differentiator	Бажана апроксимація диференціатора	—
Input	lrKP	LREAL	Параметр пропорційної складової	—
Input	lrKI	LREAL	Параметр інтегральної складової	—
Input	lrKD	LREAL	Параметр диференціальної складової	—

Джерела

https://product-help.schneider-electric.com/Machine%20Expert/V2.2/en/ControlLoopLibrary.pdf

Автори

Теоретичне заняття розробив Олександр Пупена.

Feedback

Якщо Ви хочете залишити коментар у Вас є наступні варіанти:

Про проект і можливість допомогти проекту написано тут