고급 PID 알고리즘

[PID 고급] VI는 PID VI 알고리즘과 동일한 알고리즘을 사용하지만 다음 섹션의 기능이 추가되었습니다.

다음 시뮬레이션 다이어그램은 PID 고급 VI에서 제공하는 PID 구현을 나타냅니다:

노트  위의 그림과 같은 시뮬레이션 다이어그램을 만들려면 LabVIEW Control Design and Simulation Module이 필요합니다. 그러나 PID VI를 사용하여 PID 컨트롤러를 구현할 수 있습니다. Control Design and Simulation Module이 없이도 PID 컨트롤러를 작성할 수 있습니다.

수동/자동 작업

PID 컨트롤의 전원을 끄고, 시스템을 개루프 모드, 또는 수동 모드에서 실행해야하는 경우도 있을 수 있습니다. PID 고급 VI는 수동 모드와 자동 모드 간의 전환으로 인해 컨트롤러 출력에 급격한 변동이 생기는 것을 방지하기 위해 Anti-Windup 알고리즘과 유사한 방법을 사용합니다.

비례 동작과 미분 동작의 셋포인트 가중치

셋포인트 가중치는 컨트롤러의 에러값에 적용되는 수정을 말합니다. 베타 입력(Β)은 0에서 1사이의 범위를 가지며, 다음과 같이 비례 동작에 적용됩니다

베타 입력을 사용하면 셋포인트 변경의 오버슛을 감소시키고 컨트롤러의 게인을 증가시켜 컨트롤러의 외란 제거를 향상시킬 수 있습니다.

감마 (γ) 입력은 또한 0에서 1 사이의 범위를 가지며, 다음과 같이 에러 및 미분 동작에 적용됩니다.

미분 동작의 필터 ()

PID 고급 VI는 미분 동작의 후진 방법에 기반하여 미분 동작을 구현합니다. 그러나 미분 동작의 값, 비례 게인, 샘플링 시간에 따라 컨트롤러는 특히 PID 자동튜닝을 수행할 때 빠른 진동이 있는 응답이 나타날 수 있습니다. 이 문제를 방지하기 위해 이 VI는 미분 동작(D)에 필터를 추가로 구현하는 알파 () 파라미터를 제공합니다. 이 필터는 대역폭 성분을 다음에 정의된 것과 같이 감소시킵니다:

T_d는 분 단위의 미분 시간, 또는 속도 시간입니다.

선형성 계수(L)로 구현하는 에러 제곱 PID

다음의 식에 보이는 것과 같이 선형성 입력은 게인에 선형성 변화를 도입합니다.

2 자유도 컨트롤이 있는 비례 동작의 에러는 다음 식으로 나타낼 수 있습니다:

L이 1이면, 컨트롤러는 선형입니다. 값이 0.1 일 때 컨트롤러의 최소 게인은 10% K_c가 됩니다. 비선형 게인 항을 사용하는 것을 에러 제곱 PID 알고리즘이라고 합니다.