O controle PID, que significa controle proporcional - integral - derivado, é um algoritmo de controle amplamente usado em unidades de frequência variável (VFDs). Como fornecedor de VFD, entendo o significado de configurar corretamente os parâmetros de controle do PID para obter o melhor desempenho em várias aplicações. Neste blog, compartilharei algumas idéias sobre como configurar esses parâmetros em um VFD.
Compreendendo o básico do controle de PID em VFDs
Antes de mergulhar no processo de configuração, é essencial entender o que cada componente do algoritmo de controle PID faz em um VFD.
O termo proporcional (P) é proporcional ao erro atual entre o ponto de ajuste e a variável de processo. Um ganho proporcional maior fará com que o sistema responda mais rapidamente aos erros. No entanto, se o ganho for muito grande, pode levar a ultrapassagem e instabilidade.
O termo integral (i) acumula o erro ao longo do tempo. Ajuda a eliminar o erro de estado estável, o que significa que, mesmo que haja um pequeno erro constante, o termo integral ajustará gradualmente a saída para aproximar a variável do processo do ponto de ajuste. Mas um grande ganho integral pode fazer com que o sistema se torne instável e pode resultar em oscilações.
O termo derivado (d) é baseado na taxa de alteração do erro. Ele antecipa erros futuros e ajuda a atenuar os oscilações e melhorar a estabilidade do sistema. No entanto, o termo derivado é sensível ao ruído, e um grande ganho derivado pode amplificar o ruído e causar instabilidade.
Etapa 1: Estimativa inicial de parâmetros
Ao iniciar o processo de configuração, é uma boa ideia ter algumas estimativas iniciais para os parâmetros PID. Muitos VFDs vêm com valores de parâmetros PID padrão adequados para aplicações gerais. Esses valores geralmente são baseados em práticas comuns da indústria.
Para o ganho proporcional (KP), um ponto de partida comum é defini -lo em um valor relativamente baixo. Isso permite que o sistema responda a erros sem causar ultrapassagem excessiva. Uma boa regra geral é começar com um valor que fornece uma resposta moderada a pequenos erros.
O tempo integral (Ti) pode ser definido como um valor relativamente longo inicialmente. Um longo tempo integrante significa que a ação integral será lenta, o que ajuda a evitar o excesso de correção.
O tempo derivado (TD) pode ser definido como zero ou um valor muito pequeno no início. Como o termo derivado é sensível ao ruído, começar com um pequeno valor reduz o risco de amplificar o ruído e causar instabilidade.
Etapa 2: Ajustando o ganho proporcional
Depois de ter as estimativas iniciais, a próxima etapa é ajustar o ganho proporcional. Você pode fazer isso aumentando gradualmente o ganho proporcional ao observar a resposta do sistema.
Comece aplicando uma pequena mudança de etapa no ponto de ajuste. À medida que você aumenta o ganho proporcional, você notará que o sistema responde mais rapidamente à alteração do ponto de ajuste. No entanto, se o ganho for muito grande, o sistema ultrapassará o ponto de ajuste e poderá começar a oscilar.
O objetivo é encontrar o valor do ganho proporcional que dê uma resposta rápida sem ultrapassagem excessiva. Você pode usar um osciloscópio ou os recursos de monitoramento do VFD para observar a variável de processo e a saída do VFD.
Etapa 3: Ajustando o tempo integral
Depois de ajustar o ganho proporcional, é hora de ajustar o tempo integral. O termo integral é usado para eliminar o erro de estado estável.
Se houver um erro constante entre o ponto de ajuste e a variável do processo após o sistema resolvido, isso significa que a ação integral não é forte o suficiente. Você pode reduzir o tempo integral para aumentar o ganho integral e acelerar a eliminação do erro de estado constante.
No entanto, tenha cuidado para não reduzir demais o tempo integrante. Um tempo integral muito curto pode fazer com que o sistema se torne instável e pode levar a oscilações. Observe a resposta do sistema ao ajustar o tempo integral e encontrar o valor que elimina o erro de estado constante sem causar instabilidade.
Etapa 4: Fina - Ajustando o tempo de derivação
O termo derivado é usado para melhorar a estabilidade do sistema e os oscilações de amortecer. Se o sistema estiver oscilando após ajustar os termos proporcionais e integrais, você poderá tentar aumentar o tempo de derivação.
No entanto, como mencionado anteriormente, o termo derivado é sensível ao ruído. Portanto, comece com um valor muito pequeno e aumente gradualmente ao monitorar a resposta do sistema. Você notará que, ao aumentar o tempo de derivação, as oscilações serão reduzidas. Mas se o tempo derivado for muito grande, o sistema poderá ficar lento ou começar a responder irregularmente devido à amplificação de ruído.
Considerações práticas
Em aplicações reais - existem várias considerações práticas ao configurar os parâmetros de controle do PID em um VFD.
Características de carga: Cargas diferentes têm características diferentes, como inércia, atrito e amortecimento. Por exemplo, uma carga de inércia alta - exigirá uma resposta mais lenta e diferentes parâmetros PID em comparação com uma carga de inércia baixa. Você precisa levar em consideração as características de carga ao ajustar os parâmetros PID.
Ruído e distúrbios: Ruído e distúrbios no sistema podem afetar o desempenho do controle do PID. Como mencionado anteriormente, o termo derivado é particularmente sensível ao ruído. Pode ser necessário usar filtros ou outras técnicas para reduzir o impacto do ruído no sistema.
Segurança e proteção: Ao ajustar os parâmetros PID, é importante garantir que o sistema permaneça seguro e protegido. Você deve definir limites apropriados para a saída do VFD para evitar o excesso - corrente, excesso de tensão e outras condições perigosas.
Nossos produtos VFD e seus recursos de PID
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Conclusão
Configurar os parâmetros de controle PID em um VFD é uma etapa crucial para obter o melhor desempenho. Ao entender o básico do controle do PID, começando com as estimativas iniciais e ajustando cuidadosamente cada parâmetro, você pode garantir que seu sistema VFD responda de maneira rápida, precisa e estável.
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Referências
- Ogata, K. (2010). Engenharia de controle moderno. Prentice Hall.
- Åström, KJ, & Murray, RM (2010). Sistemas de feedback: uma introdução para cientistas e engenheiros. Princeton University Press.