V automatických řídicích systémech jsou regulátory teploty a PID regulátory běžnými zařízeními používanými k přesné regulaci teploty. Tento článek představí základní principy regulátorů teploty a PID regulátorů, stejně jako rozdíly mezi nimi a jejich příslušnými aplikačními scénáři.
Řízení teploty je běžnou potřebou v mnoha průmyslových a laboratorních aplikacích. K dosažení přesné regulace teploty jsou regulátory teploty a PID regulátory jedním z nejčastěji používaných nástrojů. Jsou založeny na různých řídicích metodách a algoritmech a každý je vhodný pro jiné potřeby řízení.
Regulátor teploty je zařízení používané k měření a řízení teploty. Obvykle se skládá z teplotních senzorů, ovladačů a akčních členů. Teplotní senzor se používá k měření aktuální teploty a zpětné hlášení do regulátoru. Regulátor reguluje teplotu řízením aktorů, jako jsou topná tělesa nebo chladicí systémy, na základě nastavené teploty a aktuálního signálu zpětné vazby.
Základním principem činnosti regulátoru teploty je porovnat rozdíl mezi naměřenou teplotou a nastavenou teplotou a podle tohoto rozdílu řídit výstup pohonu, aby se teplota udržela blízko nastavené hodnoty. Může používat řízení s otevřenou nebo uzavřenou smyčkou. Regulace s otevřenou smyčkou pouze řídí výstup akčního členu na základě nastavené hodnoty, zatímco regulace se zpětnou vazbou upravuje výstup pomocí zpětnovazebních signálů pro korekci teplotních odchylek.
PID regulátor
PID regulátor je běžný zpětnovazební regulátor používaný k přesnému řízení různých procesních proměnných, včetně teploty. PID znamená proporcionální, integrální a derivační, které odpovídají třem základním regulačním algoritmům PID regulátoru.
1. Proporcionální: Tato část generuje výstupní signál úměrný chybě na základě aktuální chyby (rozdíl mezi nastavenou hodnotou a hodnotou zpětné vazby). Jeho funkcí je rychle reagovat a snižovat chyby v ustáleném stavu.
2. Integrální: Tato část generuje výstupní signál úměrný akumulované hodnotě chyby. Jeho funkcí je eliminovat statické chyby a zlepšit stabilitu systému.
3. Derivace: Tato část generuje výstupní signál úměrný rychlosti změny na základě rychlosti změny chyb. Jeho funkcí je snížit překmity a oscilace během procesu přechodu a zlepšit rychlost odezvy systému.
PID regulátor kombinuje funkce proporcionálního, integrálního a diferenciálního algoritmu. Úpravou závaží mezi nimi lze optimalizovat účinek ovládání podle skutečných potřeb.
Rozdíl mezi regulátorem teploty a PID regulátorem
Hlavním rozdílem mezi regulátory teploty a PID regulátory je regulační algoritmus a charakteristika odezvy.
Ovladačem teploty může být řízení s otevřenou nebo uzavřenou smyčkou. Je jednoduchý a snadno implementovatelný a obvykle se používá v některých aplikacích, které nevyžadují vysokou přesnost teploty. Je vhodný pro scénáře, které nevyžadují rychlou odezvu nebo mají vysokou toleranci vůči chybám v ustáleném stavu.
PID regulátor je založen na proporcionálním, integrálním a diferenciálním algoritmu, který je vhodný jak pro regulaci v ustáleném stavu, tak pro dynamickou odezvu. PID regulátor může řídit teplotu přesněji, což umožňuje systému pracovat stabilně blízko nastaveného teplotního bodu a zároveň mít rychlou odezvu a výkon v ustáleném stavu.
Scénáře aplikací
Regulátory teploty se široce používají v mnoha laboratořích, skladech, vytápění domácností a některých jednoduchých průmyslových procesech.
PID regulátory jsou vhodné pro scénáře, které vyžadují vyšší přesnost a rychlejší odezvu, jako je chemický průmysl, zpracování potravin, farmacie a automatizovaná výroba.
Stručně řečeno, regulátor teploty i regulátor PID jsou zařízení používaná k řízení teploty. Regulátory teploty mohou být jednoduché řídicí systémy s otevřenou nebo uzavřenou smyčkou, zatímco PID regulátory jsou založeny na proporcionálních, integrálních a diferenciálních algoritmech a mohou řídit teplotu přesněji, s rychlou odezvou a výkonem v ustáleném stavu. Výběr vhodného ovladače závisí na konkrétních potřebách aplikace, včetně požadované přesnosti teploty, rychlosti odezvy a výkonu v ustáleném stavu.
