Top 50 Popular Supplier
1 การเพิ่มเว็บลงใน e-directory 64,730
2 E&L INTERNATIONAL CO., LTD. 64,603
3 T.N. METAL WORKS Co., Ltd. 59,399
4 เคอีบี (KEB ) ประเทศไทย 57,077
5 ฟิลิปส์อิเล็กทรอนิกส์ (ประเทศไทย) จำกัด 45,976
6 บ.ไทนามิคส์ จำกัด 41,045
7 สถาบันไทยเยอรมัน 39,848
8 Industrial Provision co., ltd 36,770
9 ลาดกระบัง ทูลส์ แอนด์ ดาย จำกัด 36,688
10 Infinity Engineering System Co.,Ltd 34,574
11 สยาม เอลมาเทค (siam elmatech) 32,642
12 ไทยเทคนิค อีเล็คตริค จำกัด 31,860
13 ฟอร์จูน เมคคานิค แอนด์ ซัพพลาย 30,326
14 เอเชียเทค พาวเวอร์คอนโทรล จำกัด 29,768
15 บริษัท เวิลด์ ไฮดรอลิคส์ จำกัด 29,425
16 โปรไดร์ฟ ซิสเต็ม จำกัด 26,276
17 ซี.เค.แอล.โพลีเทค เอ็นจิเนียริ่ง 25,272
18 ธรรมคุณ ออโตเมชั่น 23,422
19 P.D.S. Automation co.,ltd 21,881
20 AVERA CO., LTD. 21,498
21 เลิศบุศย์ 20,675
22 ห้างหุ้นส่วนสามัญ เอ-รีไซเคิล กรุ๊ป 19,231
23 เทคนิคอล พรีซิชั่น แมชชีนนิ่ง 19,151
24 แมชชีนเทค 18,862
25 Electronics Source Co.,Ltd. 18,728
26 มากิโน (ประเทศไทย) 18,216
27 อีดีเอ อินเตอร์เนชั่นเนล จำกัด 18,144
28 ทรอนิคส์เซิร์ฟ จำกัด 17,769
29 Pro-face South-East Asia Pacific Co., Ltd. 17,598
30 SAMWHA THAILAND 17,238
31 โครงการพัฒนาอุตสาหกรรมแม่พิมพ์ 16,830
32 CHEMTEC AUTOMATION CO.,LTD. 16,462
33 วอยก้า จำกัด 16,358
34 IWASHITA INSTRUMENTS (THAILAND) LTD. 16,335
35 ดีไซน์ โธร แมนูแฟคเจอริ่ง 16,309
36 Intelligent Mechantronics System (Thailand) 16,186
37 I-Mechanics Co.,Ltd. 16,127
38 เอส.เอส.บี สยาม จำกัด 16,111
39 Systems integrator 15,700
40 ศรีทองเนมเพลท จำกัด 15,688
41 เอ็นเทค แอสโซซิเอท จำกัด 15,570
42 Advanced Technology Equipment 15,367
43 ดาต้า เอ็นทรี่ กรุ๊ป จำกัด 15,344
44 CHENGGANG Electrical Engineering 15,223
45 SUNAI GROUP CO.,LTD. 15,175
46 Autodesk Asia Pte Co., Ltd. 15,086
47 Pan Drives Co.,Ltd 15,082
48 K.P. Trading Group Company Limited 15,017
49 มิตราคม (Mitracom) 14,985
50 เลิศบุศย์ 14,000
02/04/2556 04:28 น. , อ่าน 23,814 ครั้ง
Bookmark and Share
ระบบควบคุมพีไอดี (PID) คืออะไร
โดย : Admin

ที่มา:  http://th.wikipedia.org

 

 

          PID controller  หัวใจของระบบควบคุมทางอุตสาหกรรม   ซึ่งเป็นอะไรที่จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับช่างเทคนิคและวิศวกร หรือเปรียบเสมือนอาวุธประจำกายชนิดหนึ่งของวิศวกรหรือช่างเทคนิคที่ทำงานเกี่ยวข้องกับระบบควบคุมอุตสาหกรรม  ดังนั้นหากใครลืม  (หรือคืนอาจารย์ไปหมดแล้ว) ก็ทบทวนหรือรีเฟรชกันใหม่ได้  หรือหากถ้ายังไม่เคยรู้จักหรือเข้าใจมาก่อนก็ติดตามได้ดังต่อไปนี้
 

 

PID controller

 

 

        ระบบควบคุมแบบสัดส่วน-ปริพันธ์-อนุพันธ์ (อังกฤษ: PID controller) เป็นระบบควบคุมแบบป้อนกลับที่ใช้กันอย่างกว้างขวาง ซึ่งค่าที่นำไปใช้ในการคำนวณเป็นค่าความผิดพลาดที่หามาจากความแตกต่างของตัว แปรในกระบวนการและค่าที่ต้องการ ตัวควบคุมจะพยายามลดค่าผิดพลาดให้เหลือน้อยที่สุดด้วยการปรับค่าสัญญาณขา เข้าของกระบวนการ ค่าตัวแปรของ PID ที่ใช้จะปรับเปลี่ยนตามธรรมชาติของระบบ

 

 


แผนภาพบล็อกของการควบคุมแบบพีไอดี

 

 

 

วิธีคำนวณของ PID ขึ้นอยู่กับสามตัวแปรคือค่าสัดส่วน, ปริพันธ์ และ อนุพันธ์ ค่าสัดส่วนกำหนดจากผลของความผิดพลาดในปัจจุบัน, ค่าปริพันธ์กำหนดจากผลบนพื้นฐานของผลรวมความผิดพลาดที่ซึ่งพึ่งผ่านพ้นไป, และค่าอนุพันธ์กำหนดจากผลบนพื้นฐานของอัตราการเปลี่ยนแปลงของค่าความผิดพลาด น้ำหนักที่เกิดจากการรวมกันของทั้งสามนี้จะใช้ในการปรับกระบวนการ

โดยการปรับค่าคงที่ใน PID ตัวควบคุมสามารถปรับรูปแบบการควบคุมให้เหมาะกับที่กระบวนการต้องการได้ การตอบสนองของตัวควบคุมจะอยู่ในรูปของการไหวตัวของตัวควบคุมจนถึงค่าความผิด พลาด ค่าโอเวอร์ชูต (overshoots) และ ค่าแกว่งของระบบ (oscillation) วิธี PID ไม่รับประกันได้ว่าจะเป็นระบบควบคุมที่เหมาะสมที่สุดหรือสามารถทำให้กระบวน การมีความเสถียรแน่นอน

การประยุกต์ใช้งานบางครั้งอาจใช้เพียงหนึ่งถึงสองรูปแบบ ขึ้นอยู่กับกระบวนการเป็นสำคัญ พีไอดีบางครั้งจะถูกเรียกว่าการควบคุมแบบ PI, PD, P หรือ I ขึ้นอยู่กับว่าใช้รูปแบบใดบ้าง

 

 

การควบคุมแบบ PID ได้ชื่อตามการรวมกันของเทอมของตัวแปรทั้งสามตามสมการ:
     

             MV(t)    =  Pout  + Iout  + Dout

เมื่อ

Pout  , Iout  และ  Dout เป็นผลของสัญญาณขาออกจากระบบควบคุม PID จากแต่ละเทอมซึ่งนิยามตามรายละเอียดด้านล่าง

 

 

สัดส่วน


กราฟ PV ต่อเวลา, Kp กำหนดเป็น 3 ค่า(Ki และ Kd คงที่)
เทอมของสัดส่วน (บางครั้งเรียก อัตราขยาย) จะเปลี่ยนแปลงเป็นสัดส่วนของค่าความผิดพลาด การตอบสนองของสัดส่วนสามารถทำได้โดยการคูณค่าความผิดพลาดด้วยค่าคงที่  Kp, หรือที่เรียกว่าอัตราขยายสัดส่วน

เทอมของสัดส่วนจะเป็นไปตามสมการ:

P_{\mathrm{out}}=K_p\,{e (t)}

 

เมื่อ

Pout : สัญญาณขาออกของเทอมสัดส่วน
Kp: อัตราขยายสัดส่วน, ตัวแปรปรับค่าได้
e : ความผิดพลาด  = SP - PV  .
t :  เวลา

      ผลอัตราขยายสัดส่วนที่สูงค่าความ ผิดพลาดก็จะเปลี่ยนแปลงมากเช่นกัน แต่ถ้าสูงเกินไประบบจะไม่เสถียรได้ ในทางตรงกันข้าม ผลอัตราขยายสัดส่วนที่ต่ำ ระบบควบคุมจะมีผลตอบสนองต่อกระบวนการน้อยตามไปด้วย

 

ปริพันธ์ 


กราฟ PV ต่อเวลา, Ki กำหนดเป็นสามค่า (Kp และ Kd คงที่)
 

      ผลจากเทอมปริพันธ์ (บางครั้งเรียก reset) เป็นสัดส่วนของขนาดความผิดพลาดและระยะเวลาของความผิดพลาด ผลรวมของความผิดพลาดในทุกช่วงเวลา (ปริพันธ์ของความผิดพลาด) จะให้ออฟเซตสะสมที่ควรจะเป็นในก่อนหน้า ความผิดพลาดสะสมจะถูกคูณโดยอัตราขยายปริพันธ์ ขนาดของผลของเทอมปริพันธ์จะกำหนดโดยอัตราขยายปริพันธ์,Ki  

เทอมปริพันธ์จะเป็นไปตามสมการ:
 

I_{\mathrm{out}}=K_{i}\int_{0}^{t}{e (\tau)}\,{d\tau}

เมื่อ

Iout: สัญญาณขาออกของเทอมปริพันธ์
Ki  : อัตราขยายปริพันธ์, ตัวแปรปรับค่าได้
e : ความผิดพลาด  = SP - PV  .
t :  เวลา
\tau: ตัวแปรปริพันธ์หุ่น

 

   เทอมปริพันธ์ (เมื่อรวมกับเทอมสัดส่วน) จะเร่งกระบวนการให้เข้าสู่จุดที่ต้องการและขจัดความผิดพลาดที่เหลืออยู่ที่ เกิดจากการใช้เพียงเทอมสัดส่วน แต่อย่างไรก็ตาม เทอมปริพันธ์เป็นการตอบสนองต่อความผิดพลาดสะสมในอดีต จึงสามารถทำให้เกิดโอเวอร์ชูตได้ (ข้ามจุดที่ต้องการและเกิดการหันเหไปทางทิศทางอื่น)

 

 

 

อนุพันธ์

กราฟ PV ต่อเวลา, สำหรับ Kd 3 ค่า (Kp และ Ki คงที่)

อัตราการเปลี่ยนแปลงของความผิดพลาดจากกระบวนการนั้นคำนวณหาจากความชันของ ความผิดพลาดทุกๆเวลา (นั่นคือ เป็นอนุพันธ์อันดับหนึ่งสัมพันธ์กับเวลา) และคูณด้วยอัตราขยายอนุพันธ์ Kd ขนาดของผลของเทอมอนุพันธ์ (บางครั้งเรียก อัตรา) ขึ้นกับ อัตราขยายอนุพันธ์ Kd

เทอมอนุพันธ์เป็นไปตามสมการ:

D_{\mathrm{out}}=K_d\frac{d}{dt}e (t)

เมื่อ

Dout :  สัญญาณขาออกของเทอมอนุพันธ์
Kd :อัตราขยายอนุพันธ์, ตัวแปรปรับค่าได้
e : ความผิดพลาด  = SP - PV  .
t :  เวลา

      เทอมอนุพันธ์จะชะลออัตราการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณขาออกของระบบควบคุมและ ด้วยผลนี้จะช่วยให้ระบบควบคุมเข้าสู่จุดที่ต้องการ ดังนั้นเทอมอนุพันธ์จะใช้ในการลดขนาดของโอเวอร์ชูตที่เกิดจาเทอมปริพันธ์และ ทำให้เสถียรภาพของการรวมกันของระบบควบคุมดีขึ้น แต่อย่างไรก็ตามอนุพันธ์ของสัญญาณรบกวนที่ถูกขยายในระบบควบคุมจะไวมากต่อการ รบกวนในเทอมของความผิดพลาดและสามารถทำให้กระบวนการไม่เสถียรได้ถ้าสัญญาณ รบกวนและอัตราขยายอนุพันธ์มีขนาดใหญ่เพียงพอ

 

 

 

ผลรวม

เทอมสัดส่วน, ปริพันธ์, และอนุพันธ์ จะนำมารวมกันเป็นสัญญาณขาออกของการควบคุมแบบ PID กำหนดให้  u(t) เป็นสัญญาณขาออก สมการสุดท้ายของวิธี PID คือ:

\mathrm{u (t)}=\mathrm{MV (t)}=K_p{e (t)} + K_{i}\int_{0}^{t}{e (\tau)}\,{d\tau} + K_{d}\frac{d}{dt}e (t)

 

 

รหัสเทียม

รหัสเทียม (อังกฤษ: pseudocode) ของ ขั้นตอนวิธีระบบควบคุมพีไอดี โดยอยู่บนสมมุติฐานว่าตัวประมวลผลประมวลผลแบบขนานอย่งสมบรูณ์แบบ เป็นดังต่อไปนี้

 

previous_error = setpoint - actual_position
integral = 0
start:
  error = setpoint - actual_position
  integral = integral + (error*dt)
  derivative = (error - previous_error)/dt
  output = (Kp*error) + (Ki*integral) + (Kd*derivative)
  previous_error = error
  wait(dt)
  goto start

 

 
 

การปรับจูน

การปรับจูนด้วยมือ

      ถ้าระบบยังคงทำงาน ขั้นแรกให้ตั้งค่า Ki และ Kd เป็นศูนย์ เพิ่มค่า Kp จนกระทั่งสัญญาณขาออกเกิดการแกว่ง (oscillate) แล้วตั้งค่า Kp ให้เหลือครึ่งหนึ่งของค่าที่ทำให้เกิดการแกว่งสำหรับการตอบสนองชนิด "quarter amplitude decay" แล้วเพิ่ม Ki จนกระทั่งออฟเซตถูกต้องในเวลาที่พอเพียงของกระบวนการ แต่ถ้า Ki มากไปจะทำให้ไม่เสถียร สุดท้ายถ้าต้องการ ให้เพิ่มค่า Kd จนกระทั่งลูปอยู่ในระดับที่ยอมรับได้ แต่ถ้า Kd มากเกินไปจะเป็นเหตุให้การตอบสนองและโอเวอร์ชูตเกินยอมรับได้ ปกติการปรับจูน PID ถ้าเกิดโอเวอร์ชูตเล็กน้อยจะช่วยให้เข้าสู่จุดที่ต้องการเร็วขึ้น แต่ในบางระบบไม่สามารถยอมให้เกิดโอเวอร์ชูตได้ และถ้าค่า Kp น้อยเกินไปก็จะทำให้เกิดการแกว่ง

 

ผลของการเพิ่มค่าตัวแปรอย่างอิสระ
ตัวแปร ช่วงเวลาขึ้น
(Rise time)
โอเวอร์ชูต
(Overshoot)
เวลาสู่สมดุล
(Settling time)
ความผิดพลาดสถานะคงตัว
(Steady-state error)
เสถียรภาพ
Kp ลด เพิ่ม เปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ลด ลด
Ki ลด เพิ่ม เพิ่ม ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ลด
Kd ลดลงเล็กน้อย ลดลงเล็กน้อย ลดลงเล็กน้อย ตามทฤษฏีไม่มีผล ดีขึ้นถ้า Kd มีค่าน้อย

 

 

วิธีการ Ziegler–Nichols

วิธีการนี้นำเสนอโดย John G. Ziegler และ Nathaniel B. Nichols ในคริสต์ทศวรรษที่ 1940 ขั้นแรกให้ตั้งค่า Ki และ Kd เป็นศูนย์ เพิ่มอัตราขยาย P สูงที่สุด, Ku , จนกระทั่งเริ่มเกิดการแกว่ง นำค่า Ku และค่าช่วงการแกว่ง Pu   มาหาค่าตัวแปรที่เหลือดังตาราง:
 

Ziegler–Nichols method
Control Type Kp Ki Kd
P 0.50Ku - -
PI 0.45Ku 1.2 Kp/Pu -
PID 0.60Ku 2 Kp/Pu. KpPu/8  

 

 

 

 



นายเอ็นจิเนียร์ขอสงวนสิทธิ์รับรองความถูกต้อง โปรดใช้วิจารณญาณในการรับข่าวสารข้อมูล


 ลิงค์ช่องยูทุปของ 9engineer.com => คลิก=> technology talk
 
ขอกำลังใจจากเพื่อนๆสมาชิกช่วยสนับสนุนด้วยการกดซับสไคร์ กดกระดิ่งติดตาม กดไลค์และกดแชร์ด้วยครับ

1 December 2022
:: MEMBER LOGIN
E-mail Account
Password
:: OUR SPONSORS