Ավտոմատ կառավարման համակարգերում ջերմաստիճանի կարգավորիչները և PID կարգավորիչները սովորական սարքեր են, որոնք օգտագործվում են ջերմաստիճանը ճշգրիտ վերահսկելու համար: Այս հոդվածում կներկայացվեն ջերմաստիճանի կարգավորիչների և PID կարգավորիչների հիմնական սկզբունքները, ինչպես նաև դրանց և դրանց համապատասխան կիրառման սցենարների միջև եղած տարբերությունները:
Ջերմաստիճանի վերահսկումը սովորական պահանջ է շատ արդյունաբերական և լաբորատոր կիրառություններում: Ջերմաստիճանի ճշգրիտ վերահսկման հասնելու համար ջերմաստիճանի կարգավորիչները և PID կարգավորիչները ամենատարածված գործիքներից են: Դրանք հիմնված են տարբեր հսկողության մեթոդների և ալգորիթմների վրա, և յուրաքանչյուրը հարմար է վերահսկման տարբեր կարիքների համար:
Ջերմաստիճանի կարգավորիչը սարք է, որն օգտագործվում է ջերմաստիճանը չափելու և վերահսկելու համար: Այն սովորաբար բաղկացած է ջերմաստիճանի սենսորներից, կարգավորիչներից և շարժիչներից: Ջերմաստիճանի սենսորն օգտագործվում է ընթացիկ ջերմաստիճանը չափելու և այն վերահսկիչին վերադարձնելու համար: Կարգավորիչը կարգավորում է ջերմաստիճանը վերահսկելով շարժիչներ, ինչպիսիք են ջեռուցման տարրերը կամ հովացման համակարգերը, հիմնվելով սահմանված ջերմաստիճանի և ընթացիկ հետադարձ ազդանշանի վրա:
Ջերմաստիճանի կարգավորիչի աշխատանքի հիմնական սկզբունքն է համեմատել չափված ջերմաստիճանի և սահմանված ջերմաստիճանի տարբերությունը և վերահսկել մղիչի ելքը ըստ տարբերության՝ ջերմաստիճանը սահմանված արժեքին մոտ պահելու համար: Այն կարող է օգտագործել բաց կամ փակ հանգույցի կառավարում: Բաց հանգույցի կառավարումը վերահսկում է միայն շարժիչի ելքը՝ հիմնված սահմանված արժեքի վրա, մինչդեռ փակ հանգույցի կառավարումը կարգավորում է ելքը հետադարձ ազդանշանների միջոցով՝ ջերմաստիճանի շեղումները շտկելու համար:
PID կարգավորիչ
PID կարգավորիչը սովորական հետադարձ կապի կարգավորիչ է, որն օգտագործվում է գործընթացի տարբեր փոփոխականները, ներառյալ ջերմաստիճանը, ճշգրիտ կառավարելու համար: PID նշանակում է համամասնական, ինտեգրալ և ածանցյալ, որոնք համապատասխանաբար համապատասխանում են PID կարգավորիչի երեք հիմնական կառավարման ալգորիթմներին:
1. Համաչափ. այս մասը առաջացնում է ելքային ազդանշան, որը համաչափ է սխալին` հիմնված ընթացիկ սխալի վրա (սահմանված արժեքի և հետադարձ արժեքի տարբերությունը): Դրա գործառույթն է արագ արձագանքել և նվազեցնել կայուն վիճակի սխալները:
2. Ինտեգրալ. այս մասը առաջացնում է ելքային ազդանշան, որը համաչափ է սխալի կուտակված արժեքին: Դրա գործառույթն է վերացնել ստատիկ սխալները և բարելավել համակարգի կայունությունը:
3. Ածանցյալ. Այս մասը առաջացնում է ելքային ազդանշան, որը համաչափ փոփոխության արագության վրա հիմնված է սխալի փոփոխության արագության վրա: Դրա գործառույթն է նվազեցնել գերազանցումը և տատանումները անցումային գործընթացում և բարելավել համակարգի արձագանքման արագությունը:
PID կարգավորիչը համատեղում է համամասնական, ինտեգրալ և դիֆերենցիալ ալգորիթմների գործառույթները: Նրանց միջև կշիռները կարգավորելով՝ վերահսկման էֆեկտը կարող է օպտիմիզացվել ըստ իրական կարիքների:
Տարբերությունը ջերմաստիճանի կարգավորիչի և PID կարգավորիչի միջև
Ջերմաստիճանի կարգավորիչների և PID կարգավորիչների միջև հիմնական տարբերությունը կառավարման ալգորիթմն է և արձագանքման բնութագրերը:
Ջերմաստիճանի կարգավորիչը կարող է լինել բաց կամ փակ հանգույց: Այն պարզ և հեշտ է իրականացնել և սովորաբար օգտագործվում է որոշ ծրագրերում, որոնք չեն պահանջում բարձր ջերմաստիճանի ճշգրտություն: Այն հարմար է այնպիսի սցենարների համար, որոնք արագ արձագանք չեն պահանջում կամ կայուն վիճակի սխալների նկատմամբ բարձր հանդուրժողականություն ունեն:
PID կարգավորիչը հիմնված է համամասնական, ինտեգրալ և դիֆերենցիալ ալգորիթմների վրա, որը հարմար է ինչպես կայուն վիճակի վերահսկման, այնպես էլ դինամիկ արձագանքման համար: PID կարգավորիչը կարող է ավելի ճշգրիտ վերահսկել ջերմաստիճանը, ինչը թույլ է տալիս համակարգին կայուն աշխատել սահմանված ջերմաստիճանի կետի մոտ՝ միաժամանակ ունենալով արագ արձագանք և կայուն վիճակ:
Կիրառման սցենարներ
Ջերմաստիճանի կարգավորիչները լայնորեն օգտագործվում են բազմաթիվ լաբորատորիաներում, պահեստներում, տների ջեռուցման և որոշ պարզ արդյունաբերական գործընթացներում:
PID կարգավորիչները հարմար են այնպիսի սցենարների համար, որոնք պահանջում են ավելի բարձր ճշգրտություն և ավելի արագ արձագանք, ինչպիսիք են քիմիական արդյունաբերությունը, սննդի վերամշակումը, դեղագործությունը և ավտոմատացված արտադրությունը:
Մի խոսքով, և՛ ջերմաստիճանի կարգավորիչը, և՛ PID կարգավորիչը սարքեր են, որոնք օգտագործվում են ջերմաստիճանը վերահսկելու համար: Ջերմաստիճանի կարգավորիչները կարող են լինել պարզ բաց կամ փակ հանգույցի կառավարման համակարգեր, մինչդեռ PID կարգավորիչները հիմնված են համամասնական, ինտեգրալ և դիֆերենցիալ ալգորիթմների վրա և կարող են ավելի ճշգրիտ վերահսկել ջերմաստիճանը՝ արագ արձագանքման և կայուն վիճակի կատարման դեպքում: Համապատասխան կարգավորիչի ընտրությունը կախված է կիրառման հատուկ կարիքներից, ներառյալ պահանջվող ջերմաստիճանի ճշգրտությունը, արձագանքման արագությունը և կայուն վիճակի կատարումը:
