Le contrôle PID, qui signifie proportionnel - intégral - contrôle dérivé, est un algorithme de contrôle largement utilisé dans les disques de fréquence variables (VFD). En tant que fournisseur VFD, je comprends la signification de la configuration correcte des paramètres de contrôle PID pour obtenir des performances optimales dans diverses applications. Dans ce blog, je partagerai quelques informations sur la façon de configurer ces paramètres dans un VFD.
Comprendre les bases du contrôle des PID dans les VFD
Avant de plonger dans le processus de configuration, il est essentiel de comprendre ce que fait chaque composant de l'algorithme de contrôle PID dans un VFD.
Le terme proportionnel (P) est proportionnel à l'erreur actuelle entre le point de consigne et la variable de processus. Un gain proportionnel plus important entraînera une réponse plus rapidement aux erreurs du système. Cependant, si le gain est trop important, il peut entraîner un dépassement et une instabilité.
Le terme intégral (i) accumule l'erreur dans le temps. Il aide à éliminer l'erreur d'état stable, ce qui signifie que même s'il y a une petite erreur constante, le terme intégral ajustera progressivement la sortie pour rapprocher la variable de processus du point de consigne. Mais un grand gain intégral peut rendre le système instable et peut entraîner des oscillations.
Le terme dérivé (d) est basé sur le taux de variation de l'erreur. Il anticipe les erreurs futures et aide à atténuer les oscillations et à améliorer la stabilité du système. Cependant, le terme dérivé est sensible au bruit, et un grand gain dérivé peut amplifier le bruit et provoquer l'instabilité.
Étape 1: Estimation initiale des paramètres
Lors du démarrage du processus de configuration, c'est une bonne idée d'avoir des estimations initiales pour les paramètres PID. De nombreux VFD sont livrés avec des valeurs de paramètres PID par défaut qui conviennent aux applications générales. Ces valeurs sont souvent basées sur des pratiques industrielles communes.
Pour le gain proportionnel (KP), un point de départ commun est de le régler à une valeur relativement faible. Cela permet au système de répondre aux erreurs sans provoquer un dépassement excessif. Une bonne règle de base consiste à commencer par une valeur qui donne une réponse modérée aux petites erreurs.
Le temps intégral (TI) peut être défini initialement sur une valeur relativement longue. Un long temps intégral signifie que l'action intégrale sera lente, ce qui aide à éviter la correction.
Le temps dérivé (TD) peut être réglé sur zéro ou une très petite valeur au début. Étant donné que le terme dérivé est sensible au bruit, commencer par une petite valeur réduit le risque d'amplification du bruit et de provoquer l'instabilité.
Étape 2: réglage du gain proportionnel
Une fois que vous avez les estimations initiales, l'étape suivante consiste à régler le gain proportionnel. Vous pouvez le faire en augmentant progressivement le gain proportionnel tout en observant la réponse du système.
Commencez par appliquer un petit changement d'étape au point de consigne. Lorsque vous augmentez le gain proportionnel, vous remarquerez que le système répond plus rapidement au changement de point de consigne. Cependant, si le gain est trop important, le système dépassera le point de consigne et peut commencer à osciller.
L'objectif est de trouver la valeur du gain proportionnel qui donne une réponse rapide sans dépassement excessif. Vous pouvez utiliser un oscilloscope ou les caractéristiques de surveillance du VFD pour observer la variable de processus et la sortie du VFD.
Étape 3: Réglage du temps intégral
Après avoir réglé le gain proportionnel, il est temps d'ajuster le temps intégral. Le terme intégral est utilisé pour éliminer l'erreur d'état stable.
S'il y a une erreur constante entre le point de consigne et la variable de processus une fois le système réglé, cela signifie que l'action intégrale n'est pas assez forte. Vous pouvez réduire le temps intégral pour augmenter le gain intégral et accélérer l'élimination de l'erreur d'état stable.
Cependant, veillez à ne pas trop réduire le temps intégral. Un temps intégral très court peut rendre le système instable et peut entraîner des oscillations. Observez la réponse du système lorsque vous ajustez le temps intégral et trouvez la valeur qui élimine l'erreur d'état stable sans provoquer l'instabilité.
Étape 4: Fine - réglage du temps dérivé
Le terme dérivé est utilisé pour améliorer la stabilité du système et atténuer les oscillations. Si le système oscille après avoir réglé les termes proportionnels et intégraux, vous pouvez essayer d'augmenter le temps dérivé.
Cependant, comme mentionné précédemment, le terme dérivé est sensible au bruit. Donc, commencez par une très petite valeur et augmentez-le progressivement lors de la surveillance de la réponse du système. Vous remarquerez que lorsque vous augmentez le temps dérivé, les oscillations seront réduites. Mais si le temps dérivé est trop grand, le système peut devenir lent ou peut commencer à répondre de manière irrégulière en raison de l'amplification du bruit.
Considérations pratiques
Dans les applications réelles - mondiale, il existe plusieurs considérations pratiques lors de la configuration des paramètres de contrôle PID dans un VFD.
Caractéristiques de chargement: Différentes charges ont des caractéristiques différentes, telles que l'inertie, la friction et l'amortissement. Par exemple, une charge d'inertie élevée nécessitera une réponse plus lente et différents paramètres PID par rapport à une charge d'inertie faible. Vous devez prendre en compte les caractéristiques de charge lorsque vous réglez les paramètres PID.
Bruit et perturbations: Le bruit et les perturbations du système peuvent affecter les performances du contrôle du PID. Comme mentionné précédemment, le terme dérivé est particulièrement sensible au bruit. Vous devrez peut-être utiliser des filtres ou d'autres techniques pour réduire l'impact du bruit sur le système.
Sécurité et protection: Lors de l'élimination des paramètres PID, il est important de s'assurer que le système reste sûr et protégé. Vous devez définir des limites appropriées pour la sortie du VFD pour éviter que le courant, le courant, la tension et les autres conditions dangereuses.
Nos produits VFD et leurs capacités PID
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Conclusion
La configuration des paramètres de contrôle PID dans un VFD est une étape cruciale pour atteindre des performances optimales. En comprenant les bases du contrôle du PID, en commençant par des estimations initiales et en réglant soigneusement chaque paramètre, vous pouvez vous assurer que votre système VFD répond rapidement, avec précision et de manière stable.
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Références
- Ogata, K. (2010). Ingénierie de contrôle moderne. Prentice Hall.
- Åström, KJ et Murray, RM (2010). Systèmes de rétroaction: une introduction pour les scientifiques et les ingénieurs. Princeton University Press.