بارامترات تعريف المنتج للتحكم في درجة الحرارة: دليل الضبط والتطبيقات الصناعية

تعلم كيفية ضبط الصوتدرجات حرارة معرِّف المعلمات: طرق زيغلر نيكولز ؛ البارامترات الخاصة بالتطبيقات بالنسبة للأفران والمفاعلات (مثل تلك المستخدمة في محطة للطاقة النووية) ؛ تحسين MATLAB ؛ واستكشاف أخطاء التذبذبات وإصلاحها. وتشمل دراسات الحالة الصناعية.

الأول: مقدمة إلى قانون الموازنة الدقيقة

في العمليات الصناعية مثل تصنيع أشباه الموصلات، يتطلب الاستقرار. يمكن أن تؤدي قيم معلمة PID دون الأمثل إلى فشل رقاقة كارثي$500 ألف دولار. المتغيرات الثلاثة (المشتق التكاملي النسبي)، تشكل بنية رياضية تقوم بتصحيح أخطاء درجة الحرارة من خلال حسابات الخطأ المستمر. ووفقًا للجمعية الدولية للأتمتة، يمكن للدوائر المضبطة بشكل صحيح تقليل فقدان الطاقة بنسبة تصل إلى 18 ٪ للأنظمة الحرارية ومنع التذبذبات الخطرة داخل التفاعلات الطاردة للحرارة (ISA 88 Standard).

ص. المعلمات الأساسية لل PID فك ترميزها

1. الربح النسبي

الوظيفة: تنتج مخرجات تصحيحية تتناسب مع الخطأ الفوري (مثل نقص 10degC -80 ٪ من قدرة السخان).

الخطر: الكسب المفرط يؤدي إلى تذبذبات مدمرة ؛ الكسب غير الكافي يسبب استجابة بطيئة

قاعدة الإبهام الإعداد الأولي = 100 ٪/كسب العملية (Guru التحكم).

2. الوقت المتكامل الأول

الدالة تزيل الإصرار عن طريق إضافة الأخطاء التاريخية

الوحدة: الدقائق/التكرار (عكس معدل إعادة الضبط)

القيد: قم بتعطيل صمامات التشغيل/إيقاف التشغيل من أجل تجنب التجويف

3. وقت الاشتقاق (D)

الدالة: تحسب الأخطاء المستقبلية على أساس معدل التغير (الميل).

الحد من التطبيق: في البيئات الصاخبة، يتم تعليق الإشارة (أكثر من 1 ٪ اختلاف).

الثالث. منهجيات ضبط المقارنة

طريقة متطلبات عملية التسامح مع الخطأ حالة صناعية

زيغلر -نيكولز +-5% من آلات التغليف الفخارية الفخارية الفخارية الفخارية الفخارية الفخارية الفخارية الفخارية

ضبط لامدا +-2% ثوابت الوقت المعروفة بمبردات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء

IMC +-1% نموذج المبادئ الأولى المفاعلات الدوائية

تشغيل خط الأساس لمرحل النغمات الأوتوماتيكية +-0.5 ٪ مع أفران خط الأساس المستقرة لأشباه الموصلات

المصدر: Control Global Tuning Benchmark Study

البارامترات الخاصة بالتطبيق

1. أنظمة الاستجابة البطيئة (القمائن والأفران)

الإعدادات النموذجية: D= 0، P=3-8 و I=5-15 دقيقة

الأساس المنطقي: يبطل القصور الذاتي الحراري عمل المشتقات

التحقق: تحسن استقرار القمينة الخزفية من +-15degC -+-2degC عندما P=5.2 و I=8 دقائق (مجلة صناعة الخزفية).

2. أنظمة الاستجابة السريعة (تشكيل الحقن)

الإعدادات النموذجية: P=15-30 دقيقة، I=0.10-0.5 دقيقة، D= 1-3.

التعديل الحرج: تجاوز مخمدات المشتق أثناء التسخين السريع

3. Nonlinear Processes: Exothermic Reactors (باللغة الإنجليزية)

الاستراتيجية: الحصول على جدولة مع البارامترات المعتمدة على درجة الحرارة

الصيغة: P(th) = 10-0.02th (th = درجة الحرارة في درجة الحرارة)

V. خطوة بخطوة Ziegler-Nichols Tuning

بروتوكول الحلقة المغلقة:

تعيين I=0 و D=0 لتعطيل إجراءات I-D.

زيادة P تدريجيا حتى يستمر التذبذب

سجل:

كو

بو

احسب:

P = 0.6 × كوو

I = 2/بو

د = بو/8.

مذكرة ناسا الفنية رقم 112868.

تقنيات التحسين المتقدمة

1. بنية التحكم التعاقبي

تدفق الحلقة الداخلية/درجة الحرارة: P=0.8 و I=0.05 دقيقة

درجة الحرارة الرئيسية للحلقة الخارجية: (P=4.2 دقيقة, I=2.1 دقيقة)

التطبيق: أفران تبريد الزجاج التي تتطلب تماثل +-3degC.

2. تعويض مضاد للويندوب:

صيغة العمليات الحسابية الخلفية: I_adjusted = I_خام/(1 + K_aw x error)

يمنع التشبع المتكامل أثناء حدود الإخراج

3. تصفية الضوضاء:

مدة انتقالية من الدرجة الأولى: t_f = 2 x (فترة الضوضاء)

تنبيه: الإفراط في التصفية يقدم الوقت الميت

السابع. دليل استكشاف الأخطاء وإصلاحها

الأعراض السبب الجذري الإجراء التصحيحي

التذبذبات زيادة P زيادة D بنسبة 25 ٪ وخفض P بنسبة 25 ٪

ثابت تعويض لا يكفي I action نصف الوقت المتكامل

التعافي من اضطراب بطيء P زيادة P من 15-30 ٪

صمام التحكم صوت عالي D مع ضوضاء جهاز مرشح متوسط الحركة عن طريق تعطيل D

محطة التحكم دليل التشخيص السلطة المرجعية

الثامن. أدوات البرامج آلات حاسبة

MATLAB PID Tuner: Gradient descent optimization for MIMO.

Omega iSeri: السحابة المستندة إلى autotuning و NIST تتبع المعايرة

Free Online Simulator: PIDLab Interactive Tool (باللغة الإنجليزية)

قاعدة الحاسبة

ماتي فو تشي داي ما بي = 100/العملية _كسب; I_initial = 3* Process_Dead_Time ؛

التاسع. الاستنتاج: فن الضبط العلمي

وللضبط الدقيق في درجة الحرارة، من المهم مطابقة بارامترات تحديد الهوية المسبق وديناميات العمليات. وتتطلب النظم الحرارية البطيئة إجراءات متكاملة قوية في حين أن العمليات السريعة التفاعل تحتاج إلى تثبيط المشتقات. تنفيذ مراقبة السلاسل التعاقبية، بمقاومة التصويبات، بالنسبة للنظم الحرجة للمهام، وإقرار صلاحيتها وفقا للمعايير الدولية لمراجعة الحسابات -88. ControlGlobal يسلط الضوء على أن مراقبة أداء الحلقة المستمرة تقلل من تكاليف الطاقة في النظم الحرارية بنسبة 12-22%، مما يحول الضبط النظري إلى تفوق تشغيلي قابل للقياس الكمي.