I. INNGANGUR
Í iðnaðar sjálfvirkni og stýrikerfi hönnun, PID stjórnandi (hlutfallslegur-Integral-differential controller) og PWM stjórnandi (Pulse Width Modulation controller) eru tvær algengar stjórnunaraðferðir. Þó að þeir geti báðir áttað sig á nákvæmri stjórn á kerfinu, þá er verulegur munur á meginreglum, notkun og stjórnareiginleikum. Í þessari grein verður PID stjórnandi og PWM stjórnandi borinn saman og greindur í smáatriðum til að sýna muninn á þeim.
II. Yfirlit yfir PID stjórnandi
PID stjórnandi er endurgjöf-undirstaða stjórnunaralgrím, sem samanstendur af hlutfallslegum (P), heila (I) og mismunadrif (D) þremur stýrihugtökum. Það mælir muninn á úttaksgildi stjórnaðs hlutar og æskilegt gildi (þ.e. villuna) og vinnur síðan úr villunni í samræmi við þrjú stjórnunarskilmála P, I og D til að fá framleiðsla stjórnandans. Meginreglan um PID-stýringuna byggist á endurgjöfarstjórnun villunnar og hann hefur getu til að aðlagast, þannig að hann getur stillt stýribreytur í samræmi við raunverulegar aðstæður.
Meginregla
Meginreglan um PID stjórnandi er byggð á endurgjöf reglugerðar um villu. Það mælir fyrst úttaksgildi stjórnaðs hlutar og ber það síðan saman við æskilegt gildi til að fá villuna. Síðan er villan unnin í samræmi við hlutfalls-, heild- og mismunastýringarskilmála til að fá úttak stjórnandans. Meðal þeirra er hlutfallsstýringarhugtakið í réttu hlutfalli við villuna og er notað til að minnka villuna hratt; samþætta stjórnunarhugtakið er aðallega notað til að útrýma uppsafnaða villunni og gera kerfið stöðugra; mismunadrifstýringartíminn aðlagar framleiðsla stjórnandans í samræmi við breytingahraða villunnar, sem gerir kerfissvörun hraðari og dregur úr yfirskotinu.
Umsóknir
PID stýringar eru mikið notaðar í iðnaðar sjálfvirknistýringarkerfum, rafeindabúnaðarstýringu, vélfærafræði og öðrum sviðum. Í hitastýringarkerfum stilla PID-stýringar afköst hita- eða kælibúnaðar til að koma á stöðugleika stjórnaðs hitastigs nálægt æskilegu gildi með því að mæla nákvæmlega mismuninn á stjórnað hitastigi og æskilegt hitastig. Í vélfærafræði eru PID stýringar almennt notaðar til að stjórna stöðu, þar sem munurinn á raunverulegri og æskilegri stöðu vélmennisins er mældur og úttak vélmennisins er stillt til að ná nákvæmri stöðustýringu. Að auki eru PID stýringar mikið notaðar í mótorstýringu, flæðistýringu og öðrum sviðum.
Stjórnareiginleikar
PID stjórnandi hefur getu til að aðlagast sjálf-og getur stillt stýribreyturnar á virkan hátt í samræmi við raunverulegar aðstæður. Það getur brugðist hratt við í stöðugu ástandi og getur staðist utanaðkomandi truflanir og kerfisbreytingar. Að auki hefur PID stjórnandi einnig eiginleika nákvæmrar stjórnunar og mikillar stöðugleika, sem getur gert sér grein fyrir nákvæmri stjórn kerfisins.
III. Yfirlit yfir PWM stjórnandi
PWM stjórnandi er stjórnunaraðferð sem stjórnar meðalstigi úttaksmerkisins með því að stilla vinnuferil púlsanna. Það stjórnar æskilegri útgangi með því að kveikja og slökkva á aflgjafanum reglulega, stjórna hlutfalli skiptitímans og slökktutímans.PWM stýringar eru mikið notaðar í umsóknaraðstæðum þar sem líkja þarf eftir stöðugum merkjum, svo sem hraðastýringu DC mótor, stillingu LED birtustigs, hljóðmagnara og svo framvegis.
Meginregla
Meginreglan um PWM stjórnandi er að stjórna spennu og straumi í hringrás með því að breyta breidd púlsanna. Í PWM merki endist háa stigið lengur og lága stigið styttist og breytir þannig aflgjafanum í hringrásinni. Nánar tiltekið, þegar PWM merkið er hátt, opnast rofinn í hringrásinni og straumur rennur í gegnum álagið; þegar PWM merkið er lágt lokar rofinn og straumurinn hættir að flæða. Þess vegna, með því að breyta hlutfallinu á háu og lágu stigi tíma PWM merkisins, er hægt að ná stjórn á spennu og straumi í hringrásinni.
Umsóknir
PWM stýringar eru almennt notaðir í notkunaratburðarás þar sem líkja þarf eftir stöðugum merkjum, svo sem DC mótor hraðastýringu, LED birtustillingu og hljóðmagnara. Í þessum forritum geta PWM stýringar nákvæmlega stjórnað meðalstigi úttaksmerkisins með því að stilla vinnuferil púlsanna, þannig að ná nákvæmri stjórn á tækinu.
Stjórnareiginleikar
PWM stjórnandinn er mjög viðkvæmur fyrir merkjaskiptatíðni og vinnulotu og getur nákvæmlega stjórnað meðalstigi úttaksins. Það getur brugðist hratt við og stillt úttakið, en hefur ekki getu til að aðlagast sjálf-. Kostir PWM stjórnandans eru einfaldir og leiðandi, auðveldir í framkvæmd og með litlum tilkostnaði, hentugur fyrir sum forritasvið sem krefjast ekki mikillar stjórnunarnákvæmni.
IV. Samanburður á PID stjórnandi og PWM stjórnandi
Meginreglusamanburður
PID stjórnandi byggir á meginreglunni um endurgjöf stjórna villu, með því að mæla muninn á úttaksgildi stjórnaðs hlutar og æskilegt gildi (þ.e. villu), og síðan í samræmi við hlutfallslega, óaðskiljanlega og mismunastjórnunarskilmála á villuvinnslunni, framleiðsla stjórnandans. PWM stjórnandi stjórnar aftur á móti spennu og straumi í hringrásinni með því að breyta breidd púlsanna til að átta sig á stjórn á meðalstigi úttaksmerkisins.
Samanburður á forritum
PID stýringar henta fyrir notkunarsviðsmyndir sem krefjast nákvæmrar stjórnunar og stöðugleika, svo sem hitastýringu, stöðustýringu, hraðastýringu og svo framvegis. PWM stýringar eru almennt notaðir í forritum sem krefjast hliðstæðra samfelldra merkja, eins og DC mótor hraðastýringu, LED birtustillingu, hljóðmagnara, og svo framvegis. Þar sem PWM stýringar hafa ekki aðlögunargetu, gætu þeir ekki hentað í sumum forritum sem krefjast mikillar stjórnunarnákvæmni.
Samanburður á eiginleikum stjórnunar
PID stjórnandi hefur getu til að aðlagast sjálf-og getur stillt stýribreyturnar á virkan hátt í samræmi við raunverulegar aðstæður. Það getur brugðist hratt við í stöðugu ástandi og er ónæmt fyrir utanaðkomandi truflunum og kerfisbreytingum. Að auki einkennist PID stjórnandi af nákvæmri stjórn og miklum stöðugleika. PWM stjórnandinn er aftur á móti mjög viðkvæmur fyrir merkjaskiptatíðni og vinnulotu og getur nákvæmlega stjórnað meðalstigi úttaksins. Hins vegar hefur það ekki getu til sjálfs-aðlögunar og getur ekki stillt stýribreyturnar á virkan hátt í samræmi við raunverulegar aðstæður kerfisins. Þess vegna getur það haft nokkrar takmarkanir í sumum forritum sem krefjast mikillar stjórnunarnákvæmni.
V. Niðurstaða.
Til að draga saman þá er marktækur munur á PID-stýringu og PWM-stýringu hvað varðar meginreglur, notkun, stjórnareiginleika osfrv. PID-stýringin byggir á meginreglunni um endurgjöf stjórna villu, sem einkennist af sjálfs-aðlögunarhæfni, nákvæmri stjórn og miklum stöðugleika, og er hentugur fyrir notkunarsviðsmyndir sem krefjast nákvæmrar stjórnunar og stöðugleika. PWM stjórnandi stjórnar aftur á móti meðalstigi úttaksmerkisins með því að breyta breidd púlsins, sem hefur þá kosti að vera einfalt, leiðandi, auðvelt í framkvæmd og litlum tilkostnaði, og hentar í sumum umsóknaraðstæðum sem krefjast ekki mikillar stjórnunarnákvæmni. Þegar þú velur hvaða stjórnandi á að nota er nauðsynlegt að taka ítarlega íhugun í samræmi við sérstakar umsóknarkröfur og eftirlitsmarkmið.