Sterownik PID steruję mocą grzania wyłączając ją i załączając w ramach "okna pracy".
Zakładając, że to "okno" to 5s to moc 100% odpowiada grzałce załączonej przez całe 5s.
Analogicznie moc 50% to 2.5s wyłączona, 2.5s załączona.
Moc 20% to 1s załączona, 4s wyłączona.
Przy dużej bezwładności grzałki i wogóle grzanego układu z zewnątrz wygląda to tak jakby
cały czas grzała grzałka o odpowiedniej mocy.
A sama regulacja wygląda tak: są trzy parametry P, I, D.
Parametr I to prosta zależność - różnica między temperaturą zadaną a zmierzoną * współczynnik.
Ten współczynnik to parametr którym regulujemy działanie pętli. Jeśli wynosi np. 10, temperatura
zadana to 100stC, odczytana to 20stC, to moc grzania = (100-20)*10 czyli 800%. ponieważ 800%
wynosić nie może to jest ograniczana do 100% czyli grzałka grzeje na full. W miarę ogrzewania
gdy temperatura zadana wynosi nadal 100stC a odczytana 95stC to (100-95)*10=50 czyli moc
grzania spada do 50%. Czyli im bardziej temperatura odczytana zbliża się do zadanej tym bardziej
spada moc grzania.
Na pierwszy rzut oka to powinno wystarczyć, ale niestety bezwładność układu powoduje,
że temperatura będzie oscylować wkoło zadanej.
I tu wchodzi drugi parametr: I.
Działa on tak: I = I + (tempZADANA - tempODCZYTANA) //upraszam, nie czepiać się
I jest dodawane do mocy grzania. Czyli - jeśli temperatura jest za niska, to cyk, zwiększamy moc,
jeśli jest za dużą to cyk, zmniejszamy. CO, nadal za mało? No to jeszcze zwiększamy Ponieważ te obliczenia
odbywają się w pętli to ten parametr może się "nakręcić" powodując jeszcze większe oscylacje dlatego
zazwyczaj ogranicza mu się wartość minimalna i maksymalną.
W większości wypadków przy dobrze dobranych parametrach działania P i I wystarczą do precyzyjnego
stabilizowania temperatury. Parametry te dobierane są empirycznie, czyli na Macajewa albo automatycznie -
sterownik przeprowadza testy sprawdzając jakie wielkości parametrów są optymalne i takich dalej używa.
Przy dobrze działającej pętli PID temperatura stabilizuje się z dokładnością do ułamków stC bez oscylacji.
Ostatni parametr D.
Ten element pętli sprawdza jak szybko rośnie lub spada temperatura i odpowiednio reaguje zmieniając moc.
Gdy temperatura rośnie coraz szybciej (mimo tego, że nie osiągnęła zadanej) parametr zmniejsza moc
bo przewiduje to, że grzanie się rozbuja i przeleci temperaturę zadaną. Analogicznie gdy temperatura spada.
W praktyce dobry sterownik działa od kopa Wystarczy połączyć kabelki i uruchomić.
Ps. Upraszczałem oczywiście.
Ps. No piękno tej regulacji polega na tym, że nie musisz w żaden sposób podawać bezwładności układu
Samo się policzy W razie gdyby układ był wyjątkowo nietypowy to odpalasz sterownik w trybie auto-tuningu,
zostawiasz na kilka godzin i sam dobierze odpowiednie parametry, potem będzie już działał idealnie...
Jakub