În sistemul de control industrial, controlerul este un dispozitiv important pentru a realiza reglarea și controlul obiectului controlat. Printre acestea, controlerul proporțional-integral (PI) este un controler utilizat în mod obișnuit, al cărui rol este de a procesa semnalul de eroare prin legăturile proporționale și integrale pentru a realiza controlul precis al obiectului controlat. În funcție de diferitele metode de conectare a legăturilor proporționale și integrale, controlerele PI pot fi clasificate în două tipuri: controlere PI de tip serie-și controlere PI de tip-paralel. Această lucrare va compara și analiza aceste două tipuri de controlere PI.
I. Controler seria PI
Controlerul serie PI se referă la legătura proporțională și legătura integrală în serie, adică semnalul de eroare este mai întâi procesat de legătura proporțională și apoi de legătura integrală.
Caracteristicile controlerului PI de tip serie sunt:
1. Ieșirile legăturilor proporționale și integrale sunt adăugate împreună ca ieșire a controlerului. Prin urmare, ieșirea controlerului serie PI este proporțională cu dimensiunea semnalului de eroare și invers proporțională cu viteza de schimbare a semnalului de eroare.
2. Câștigul proporțional și câștigul integral al controlerului serie PI pot fi ajustate independent, astfel încât să poată fi ajustate în funcție de nevoile reale.
3. Viteza de răspuns a controlerului PI de tip serie este mai rapidă, dar există un fenomen de depășire. Când semnalul de eroare este mare, ieșirea controlerului va crește rapid, rezultând că viteza de răspuns a obiectului controlat este prea rapidă și chiar și fenomenul de depășire.
II. Controler PI de tip paralel
Controlerul PI paralel se referă la legăturile proporționale și integrale sunt conectate împreună în paralel, adică semnalul de eroare este procesat de legăturile proporționale și integrale în același timp.
Controlerul PI de tip paralel este caracterizat prin:
1. Ieșirile legăturilor proporționale și integrale sunt adăugate împreună ca ieșire a controlerului. Prin urmare, ieșirea controlerului PI paralel este proporțională cu dimensiunea semnalului de eroare și invers proporțională cu viteza de schimbare a semnalului de eroare.
2. Câștigul proporțional și câștigul integral al controlerului PI paralel pot fi ajustate independent, astfel încât să poată fi ajustate în funcție de nevoile reale.
3. Viteza de răspuns a controlerului PI de tip paralel este lentă, dar nu există niciun fenomen de depășire. Deoarece legăturile proporționale și integrale acționează asupra semnalului de eroare în același timp, ieșirea controlerului nu va crește rapid, evitând apariția unei viteze de răspuns prea rapide și a fenomenului de depășire a obiectului controlat.
III. Comparație între controlerul PI de tip serie-și controlerul PI de tip-paralel
1. Viteza de raspuns:viteza de răspuns a controlerului PI de tip serie-este mai rapidă, în timp ce viteza de răspuns a controlerului PI de tip-paralel este mai mică. Acest lucru se datorează faptului că legăturile proporționale și integrale ale controlerului serie PI sunt conectate în serie, iar timpul de procesare a semnalului de eroare este mai scurt; în timp ce legăturile proporționale și integrale ale controlerului PI paralel sunt conectate în paralel, iar timpul de procesare a semnalului de eroare este mai lung.
2. Fenomen de depășire:Controlerul serial PI are fenomen de depășire, în timp ce controlerul PI paralel nu are fenomen de depășire. Acest lucru se datorează faptului că atunci când câștigul proporțional al controlerului serie PI este mare, va duce la o creștere rapidă a ieșirii controlerului, ceea ce va face ca viteza de răspuns a obiectului controlat să fie prea rapidă și să apară fenomenul de depășire; iar când câștigul proporțional al controlerului PI paralel este mic, se poate evita această situație.
3. Stabilitate:stabilitatea controlerului PI de tip serie-este slabă, iar stabilitatea controlerului PI de tip paralel este mai bună. Acest lucru se datorează faptului că câștigul proporțional al controlerului PI de tip serie-și câștigul integral sunt independente, atunci când câștigul proporțional este prea mare sau câștigul integral este prea mic, este ușor să provoace instabilitate a sistemului; și câștigul proporțional al controlerului PI paralel și câștigul integral este influența reciprocă, poate asigura mai bine stabilitatea sistemului.
4. Reglarea parametrilor:Câștigul proporțional și câștigul integral al controlerului serie PI pot fi ajustate independent, în timp ce câștigul proporțional și câștigul integral al controlerului PI paralel pot fi, de asemenea, ajustate independent. Totuși, din cauza existenței fenomenului de depășire în controlerul serie PI, este necesară limitarea câștigului proporțional în aplicarea practică; în timp ce controlerul PI paralel nu are fenomen de depășire, astfel încât poate fi mai flexibil să reglați câștigul proporțional și câștigul integral.
Pe scurt, controlerul PI din serie și controlerul PI paralel au propriile avantaje și dezavantaje. În aplicațiile practice, tipul adecvat trebuie selectat în funcție de caracteristicile obiectului controlat și de cerințele de control. Dacă aveți nevoie de un răspuns rapid și de o precizie mare de control, puteți alege controlerul de serie PI; dacă aveți nevoie de performanță stabilă de control și depășire mică, puteți alege controlerul PI paralel. În plus, performanța controlului poate fi îmbunătățită în continuare prin ajustarea rezonabilă a parametrilor și prin design optimizat.