O que é Deadband no PID Control: Um Guia Completo
Aprenda sobre deadband emControle PIDsistemas, seus benefícios, tipos e implementação. Entenda como a zona morta melhora a estabilidade do sistema e reduz o desgaste do atuador.
1. Introduza a banda morta no controle PID
A banda morta é um conceito crucial em sistemas de controle PID (Proporcional-Integral-Derivativo). Esta é uma região ao redor do ponto de ajuste em que nenhuma ação de controle é tomada. Isso significa que pequenos desvios não são detectados pelo controlador. A banda morta reduz o desgaste desnecessário e os ajustes nos atuadores. Isso aumenta a estabilidade e a longevidade do sistema.
Entendendo o controle PID
O sistema de feedback PID é amplamente utilizado em sistemas de controle industrial. Para manter uma saída desejada, ele combina três componentes: proporcional, integral e derivado. O componente proporcional lida diretamente com erros atuais. A Integral aborda erros passados e a Derivada prevê erros no futuro com base na taxa em que eles mudam. Esses componentes trabalham juntos para garantir um controle preciso e estável.
Deadband é uma forma de música.
A zona morta no PID é a área predefinida em torno do ponto de ajuste em que o controlador não atuará. O controlador não deve fazer pequenos ajustes constantes, que podem causar desgaste excessivo nos atuadores. O controlador ignora pequenos erros dentro da zona morta e se concentra nos mais sérios que precisam ser corrigidos.
Existem diferentes tipos de zona morta
2. As bandas mortas podem ser classificadas em dois tipos principais:
1.
Zona morta de cruzamento zero: O centro do intervalo é definido como zero. Esse intervalo é ignorado pelo controlador e só responde quando um erro excede seus limites.
2.
Faixa morta de cruzamento diferente de zero: O ponto de ajuste isn' t o centro deste tipo, mas sim os valores limite superior e inferior. Enquanto o erro estiver dentro dos limites, os controladores permanecerão inativos.
Deadband: benefícios e uso
Existem várias vantagens em usar banda morta com controladores PID:
As zonas mortas podem ajudar a prolongar a vida útil do atuador, reduzindo ajustes desnecessários.
* Reduza o ruído do sistema de controle - As zonas mortas reduzem a frequência da ação de controle, reduzindo assim o ruído.
A Deadband melhora a estabilidade do sistema, concentrando-se em erros significativos.
3. Controladores PID com Deadband: Implementação
Siga estas etapas para implementar a zona morta em um controlador PID:
1.
Faixa de banda morta: Defina a distância máxima aceitável em torno do ponto de ajuste que não será controlado.
2.
Modificar algoritmo de controle: inclua lógica de banda morta no algoritmo PID. Verifique se o erro está dentro da zona morta antes de tomar qualquer ação.
3.
Exemplos de código de banda morta: Abaixo estão alguns exemplos de código de banda morta em várias linguagens de programação.
*Pitão:
def pid_control(ponto de ajuste, process_variable, Kp, Ki, Kd, banda morta):
Erro = Ponto de ajuste - Process_Variable
Se abs(erro), então a zona morta é:
Retornar 0
Calcular termos PID e controlar a saída
#...
* Arduino:
duplo pid_control (duplo ponto de ajuste, duplo process_variable, duplo Kp, duplo Ki, duplo Kd, duplo deadband) {
erro duplo = setpoint - process_variable;
if (abs(erro) < banda morta) {
Retornar 0
}
Calcular termos PID e controlar a saída
// ...
}
4. Considerações para uso prático
Considere o seguinte ao implementar a banda morta:
* Selecionando a Zona Morta Correta: Você deve escolher a zona morta com base no seu sistema' necessidades específicas. Uma banda morta muito grande pode causar controle insuficiente, enquanto uma faixa muito pequena pode causar desgaste excessivo no atuador.
Deadbands podem ser uma desvantagem. Embora possam melhorar a estabilidade de um veículo e reduzir o desgaste, também diminuem seu tempo de resposta a erros menores, mas importantes.
Teste e ajuste: Para garantir o melhor desempenho, teste o sistema e ajuste o valor da banda morta.
Exemplos de aplicações
A Deadband pode ser usada para melhorar o desempenho dos sistemas de controle em uma variedade de aplicações.
1.
As zonas mortas são usadas em sistemas de controle de temperatura para evitar que o sistema se ajuste constantemente para pequenas variações de temperatura, reduzindo assim o desgaste dos elementos de aquecimento.
2.
Controle de velocidade do motor: A zona morta é usada no controle de velocidade do motor para evitar ajustes frequentes de velocidade para pequenos desvios. Isso prolonga a vida útil do motor e melhora a estabilidade geral.
5. A conclusão do artigo é:
O recurso de zona morta é uma parte importante dos sistemas PID. Ajuda a reduzir o número de ajustes e ruídos desnecessários, melhorando a estabilidade do sistema. Compreender e usar a zona morta corretamente pode melhorar a longevidade e o desempenho do seu sistema de controle.