In automatische besturingssystemen zijn temperatuurregelaars en PID-regelaars veelgebruikte apparaten die worden gebruikt om de temperatuur nauwkeurig te regelen. Dit artikel introduceert de basisprincipes van temperatuurregelaars en PID-regelaars, evenals de verschillen daartussen en hun respectieve toepassingsscenario's.
Temperatuurregeling is een veel voorkomende behoefte in veel industriële en laboratoriumtoepassingen. Om een nauwkeurige temperatuurregeling te bereiken, zijn temperatuurregelaars en PID-regelaars een van de meest gebruikte hulpmiddelen. Ze zijn gebaseerd op verschillende besturingsmethoden en algoritmen, en elk is geschikt voor verschillende besturingsbehoeften.
Een temperatuurregelaar is een apparaat dat wordt gebruikt om de temperatuur te meten en te regelen. Het bestaat meestal uit temperatuursensoren, controllers en actuatoren. De temperatuursensor wordt gebruikt om de huidige temperatuur te meten en terug te sturen naar de controller. De controller regelt de temperatuur door actuatoren, zoals verwarmingselementen of koelsystemen, aan te sturen op basis van de ingestelde temperatuur en het huidige feedbacksignaal.
Het basisprincipe van de temperatuurregelaar is het vergelijken van het verschil tussen de gemeten temperatuur en de ingestelde temperatuur, en het regelen van de output van de actuator op basis van het verschil om de temperatuur dichtbij de ingestelde waarde te houden. Het kan open-lus- of gesloten-lusregeling gebruiken. Open-loop-regeling regelt alleen de output van de actuator op basis van de ingestelde waarde, terwijl closed-loop-regeling de output aanpast via feedbacksignalen om temperatuurafwijkingen te corrigeren.
PID-regelaar
Een PID-regelaar is een veelgebruikte feedbackregelaar die wordt gebruikt om verschillende procesvariabelen, waaronder de temperatuur, nauwkeurig te regelen. PID staat voor Proportioneel, Integraal en Afgeleid, die respectievelijk overeenkomen met de drie basisbesturingsalgoritmen van de PID-regelaar.
1. Proportioneel: Dit onderdeel genereert een uitgangssignaal dat proportioneel is aan de fout op basis van de huidige fout (het verschil tussen de ingestelde waarde en de feedbackwaarde). De functie ervan is om snel te reageren en steady-state-fouten te verminderen.
2. Integraal: dit onderdeel genereert een uitgangssignaal dat evenredig is aan de geaccumuleerde waarde van de fout. Zijn functie is het elimineren van statische fouten en het verbeteren van de stabiliteit van het systeem.
3. Afgeleide: Dit onderdeel genereert een uitgangssignaal dat evenredig is aan de mate van verandering, gebaseerd op de mate van foutverandering. Zijn functie is om doorschieten en oscillatie tijdens het overgangsproces te verminderen en de reactiesnelheid van het systeem te verbeteren.
De PID-regelaar combineert de functies van proportionele, integrale en differentiële algoritmen. Door de gewichten daartussen aan te passen, kan het controle-effect worden geoptimaliseerd op basis van de werkelijke behoeften.
Het verschil tussen temperatuurregelaar en PID-regelaar
Het belangrijkste verschil tussen temperatuurregelaars en PID-regelaars is het regelalgoritme en de reactiekarakteristieken.
De temperatuurregelaar kan een open of gesloten lusregeling hebben. Het is eenvoudig en gemakkelijk te implementeren en wordt meestal gebruikt in sommige toepassingen waarvoor geen hoge temperatuurnauwkeurigheid vereist is. Het is geschikt voor scenario's die geen snelle respons vereisen of een hoge tolerantie hebben voor steady-state fouten.
De PID-regelaar is gebaseerd op proportionele, integrale en differentiële algoritmen, die geschikt zijn voor zowel stabiele regeling als dynamische respons. De PID-regelaar kan de temperatuur nauwkeuriger regelen, waardoor het systeem stabiel in de buurt van het ingestelde temperatuurpunt kan werken en tegelijkertijd een snelle respons en stabiele prestaties heeft.
Toepassingsscenario's
Temperatuurregelaars worden veel gebruikt in veel laboratoria, magazijnen, verwarming van huizen en enkele eenvoudige industriële processen.
PID-controllers zijn geschikt voor scenario's die een hogere nauwkeurigheid en snellere reactie vereisen, zoals de chemische industrie, voedselverwerking, farmaceutische industrie en geautomatiseerde productie.
Kort gezegd zijn zowel de temperatuurregelaar als de PID-regelaar apparaten die worden gebruikt om de temperatuur te regelen. Temperatuurregelaars kunnen eenvoudige regelsystemen met open of gesloten lus zijn, terwijl PID-regelaars gebaseerd zijn op proportionele, integrale en differentiële algoritmen en de temperatuur nauwkeuriger kunnen regelen, met een snelle respons en stabiele prestaties. Het selecteren van de juiste controller hangt af van de specifieke toepassingsbehoeften, inclusief de vereiste temperatuurnauwkeurigheid, reactiesnelheid en stabiele prestaties.
