I automatiske kontrollsystemer er temperaturkontrollere og PID-kontrollere vanlige enheter som brukes til å kontrollere temperaturen nøyaktig. Denne artikkelen vil introdusere de grunnleggende prinsippene for temperaturregulatorer og PID-kontrollere, samt forskjellene mellom dem og deres respektive applikasjonsscenarier.
Temperaturkontroll er et vanlig behov i mange industri- og laboratorieapplikasjoner. For å oppnå presis temperaturkontroll er temperaturregulatorer og PID-regulatorer et av de mest brukte verktøyene. De er basert på ulike kontrollmetoder og algoritmer, og hver er egnet for ulike kontrollbehov.
En temperaturkontroller er en enhet som brukes til å måle og kontrollere temperatur. Den består vanligvis av temperatursensorer, kontrollere og aktuatorer. Temperatursensoren brukes til å måle den aktuelle temperaturen og sende den tilbake til kontrolleren. Regulatoren regulerer temperaturen ved å kontrollere aktuatorer, som varmeelementer eller kjølesystemer, basert på innstilt temperatur og gjeldende tilbakemeldingssignal.
Det grunnleggende arbeidsprinsippet til temperaturregulatoren er å sammenligne forskjellen mellom den målte temperaturen og den innstilte temperaturen, og kontrollere utgangen til aktuatoren i henhold til forskjellen for å holde temperaturen nær den innstilte verdien. Den kan bruke åpen sløyfe eller lukket sløyfe kontroll. Åpen sløyfestyring kontrollerer kun utgangen til aktuatoren basert på innstilt verdi, mens regulering med lukket sløyfe justerer utgangen gjennom tilbakemeldingssignaler for å korrigere temperaturavvik.
PID-kontroller
En PID-kontroller er en vanlig tilbakemeldingskontroller som brukes til å nøyaktig kontrollere ulike prosessvariabler, inkludert temperatur. PID står for Proporsjonal, Integral og Derivative, som henholdsvis tilsvarer de tre grunnleggende kontrollalgoritmene til PID-kontrolleren.
1. Proporsjonal: Denne delen genererer et utgangssignal proporsjonalt med feilen basert på gjeldende feil (forskjellen mellom innstilt verdi og tilbakemeldingsverdi). Dens funksjon er å reagere raskt og redusere steady-state feil.
2. Integral: Denne delen genererer et utgangssignal proporsjonalt med den akkumulerte verdien av feilen. Dens funksjon er å eliminere statiske feil og forbedre stabiliteten til systemet.
3. Derivert: Denne delen genererer et utgangssignal proporsjonalt med endringshastigheten basert på feilendringens hastighet. Dens funksjon er å redusere overskyting og oscillasjon under overgangsprosessen og forbedre responshastigheten til systemet.
PID-kontrolleren kombinerer funksjonene til proporsjonal-, integral- og differensialalgoritmer. Ved å justere vektene mellom dem kan kontrolleffekten optimaliseres etter faktiske behov.
Forskjellen mellom temperaturregulator og PID-kontroller
Hovedforskjellen mellom temperaturkontrollere og PID-kontrollere er kontrollalgoritmen og responskarakteristikkene.
Temperaturregulatoren kan være åpen eller lukket sløyfekontroll. Den er enkel og lett å implementere og brukes vanligvis i noen applikasjoner som ikke krever høy temperaturnøyaktighet. Den er egnet for scenarier som ikke krever rask respons eller har høy toleranse for steady-state feil.
PID-kontrolleren er basert på proporsjonale, integrerte og differensielle algoritmer, som er egnet for både steady-state-kontroll og dynamisk respons. PID-kontrolleren kan kontrollere temperaturen mer nøyaktig, slik at systemet kan fungere stabilt nær innstilt temperaturpunkt samtidig som det har rask respons og steady-state ytelse.
Applikasjonsscenarier
Temperaturregulatorer er mye brukt i mange laboratorier, lager, oppvarming av hjemmet og noen enkle industrielle prosesser.
PID-kontrollere er egnet for scenarier som krever høyere nøyaktighet og raskere respons, for eksempel kjemisk industri, matforedling, farmasøytiske produkter og automatisert produksjon.
Kort sagt, både temperaturkontroller og PID-kontroller er enheter som brukes til å kontrollere temperaturen. Temperaturregulatorer kan være enkle styringssystemer med åpen sløyfe eller lukket sløyfe, mens PID-kontrollere er basert på proporsjonale, integrerte og differensielle algoritmer og kan kontrollere temperaturen mer nøyaktig, med rask respons og steady-state ytelse. Valg av riktig kontroller avhenger av de spesifikke applikasjonsbehovene, inkludert nødvendig temperaturnøyaktighet, responshastighet og steady-state ytelse.
