Lập trình PLC dùng PID điều khiển vị trí DC

[sonico]

Mình đang tìm hiểu điều khiển vị trí dùng thuật toán PID. Nhưng có một thắc măc là chức năng của bộ PID trong ứng dụng này là để làm gì...?
Ví dụ: như diều khiển tốc độ ĐC DC dùng thuật toán PID thì nhiệm vụ của bộ này là tự động băm xung để đạt đc tốc độ mong muốn...
Thanks trước nhé...!

[nguyenphong]

dùng để nhanh đạt tới vị trí mong mún trong khoảng thời gian ngắn nhất

[sonico]

dùng để nhanh đạt tới vị trí mong mún trong khoảng thời gian ngắn nhất

Cam on Anh Phong
Nhưng ta điều khiển On/Off thì tốc độ đạt được tối đa khi đến góc đặt thì dừng lại.... và cách điều khiển như thế nào... Bác nào pro xin giúp giùm...

[nguyenphong]

hahaha, điều khiển on/off thì đương nhiên sẽ có sai số nhiều lắm .
Mình đã làm về phần PID vị trí rồi nên có nhận xét sau đây :
Với encoder độ phân giải 1000xung
- Điều khiển on/off thì sai số khoảng 200 đến 300 xung tương đương với khoảng từ 2 đến 3 cm
- Điều khiển PWM có hồi tiếp về ( trờ thành 1 vòng kín nhé chứ ko phải vòng hở đâu ) : thì sai số ra âm khoảng 200 xung tương đương với 2 cm
- Điều khiển PID thì sai số tạm chấp nhận được là 100 xung tương đương với 1 ly , nhưng cách này hơi bị khó , vì phải chỉnh thật chính xác thông số P,I,D của động cơ thì sai số sẽ có mức đó .
Còn về phần điều khiển thì bạn cần trang bị kiến thức sau đây :
- HSC
- INT timer
- PWM
- PID
- Đọc in analog, out analog
Vậy thôi, cũng dễ phải ko bạn , ko khó đâu , khi giải PID thì cần có 1 giải thuật chính xác nữa , bật mí 1 chút , ví dụ bạn có 1 đoạn đường dài 100cm , khi bạn đặt 10cm thì nó phải chạy đúng 10cm , đặt về 5cm thì nó phải chạy đúng về 5cm , đặt lên 30cm thì nói phải chạy lên 30 cm . Vậy thì làm sao mà nó bít nó đang nằm ở vị trí nào để nó xử lý đây , đây là câu hỏi bạn cần suy nghĩ và đó là vấn đề mấu chốt của bài toán vị trí .
Chúc vui nhé .

[Tanco]

- Điều khiển PID thì sai số tạm chấp nhận được là 100 xung tương đương với 1 ly , nhưng cách này hơi bị khó , vì phải chỉnh thật chính xác thông số P,I,D của động cơ thì sai số sẽ có mức đó .

Theo lý thuyết thì phải xây dựng mô hình toán học --> Hàm truyền ..>> Xác định các thông số của PID .
Theo hướng dẫn kinh nghiệm trên mạng :

Hiệu chỉnh PID một cách đơn giản


Qua kinh nghiệm từ bản thân, các đồng nghiệp cũng như tiếp xúc với các sinh viên tự động hoá năm cuối thực tập tại công ty, tôi nhận thấy rằng hầu hết mọi người khi mới ra trường thì nói đến điều chỉnh là nói đến tổng hợp PID, nói đến các tiêu chuẩn ổn định, nhưng khi bắt tay vào thực tế thì không thể xây dựng được mô hình toán học của đối tượng. Tuy nhiên, khi áp dụng các mô hình toán học đã được nghiên cứu kỹ lưỡng đăng tải trên báo cũng gặp phải khó khăn do có rất nhiều điều kiện và thông số trong đó được lựa chọn chủ quan.

Đối với các nhà máy sản xuất hiện đại được xây dựng gần đây thì không có nhà tích hợp nào đủ thời gian và công sức để có thể xây dựng mô hình toán học tính toán các thông số PID. Khi các hệ thống được xây dựng mới người ta sẽ đặt thông số theo các hệ thống tương tự đã biết và hiệu chỉnh cho phù hợp với yêu cầu vận hành. Nếu không có kinh nghiệm thì có thể sử dụng phương pháp thử sai. Chỉnh định các thông số PID như vậy thường không phải do các kỹ sư điện mà thường do các kỹ sư phụ trách quá trình sản xuất hoặc kỹ sư vận hành thực hiện.

Bài viết này mong được góp một ít kiến thức về PID nhằm giúp các sinh viên Tự động hoá sắp ra trường, cũng như các kỹ sư chuyên ngành đang đảm trách quá trình sản xuất hoặc vận hành có cái nhìn đơn giản và thực tế hoá về điều chỉnh PID.

1. Định nghĩa đơn giản về PID

1.1 Điều chỉnh tỷ lệ (P) là gì:

Điều chỉnh tỷ lệ là phương pháp điều chỉnh tạo ra tín hiệu điều chỉnh tỷ lệ với sai lệch đầu vào.

1.2 Điều chỉnh tích phân (I) là gì:

Phương pháp điều chỉnh tỷ lệ để lại một độ lệch (offset)sau điều chỉnh rất lớn. Để khắc phục ta sử dụng kết hợp điều chỉnh tỷ lệ với điều chỉnh tích phân. Điều chỉnh tích phân là phương pháp điều chỉnh tạo ra tín hiệu điều chỉnh sao cho độ lệch giảm tới O.

1.3 Điều chỉnh vi phân( D):

Khi hằng số thời gian hoặc thời gian chết của hệ thống rất lớn điều chỉnh theo P hoặc PI có đáp ứng quá chậm thì ta sử dụng kết hợp với điều chỉnh vi phân. Điều chỉnh vi phân tạo ra tín hiệu điều chỉnh sao cho tỷ lệ với tốc độ thay đổi sai lệch đầu vào.

2. Thực tế về các bộ điều chỉnh PID.

Hiện nay hầu hết các bộ điều chỉnh mới sản xuất có chức năng tự động xác định tham số PID. Chức năng tự động này làm việc rất tốt với các hệ thống điều chỉnh nhiệt độ và tốc độ động cơ. Các hệ thống lớn không có chức năng tự đông xác định thông số nhưng được trang bị hệ thống vẽ đồ thị tín hiệu đo được của biến quá trình (proces value- PV) và biến đầu ra của bộ điều khiển (manipulated value-MV). Ta có thể dễ dàng nhìn được dạng PV và đo được chu kỳ dao động cũng như độ lệch. Mỗi mạch vòng thường có thể đặt thông số trực tiếp trên giao diện người và máy hoặc dùng máy tính lập trình can thiệp. Tuỳ theo nhà sản xuất mà số lượng, tên gọi các thông số có thể khác nhau. Có ba thông số cơ bản mà hầu hết các bộ điều chỉnh đều giống nhau là ba thông số PID.

3. Hiệu chỉnh theo phương pháp thử sai của Thomas Chen công ty FOXBORO

Ba thông số quan trọng nhất là PID được thể hiện như sau:

P: trong lý thuyết thường thể hiện bằng hệ số tỷ lệ nhưng ngày nay trong hầu hết các hệ thống người ta không sử dụng hệ số tỷ lệ K mà dùng một thông số khác gọi là dải tỷ lệ (proportional band – P band). ý nghĩa của dải tỷ lệ như sau: P band ="20%" thì với sự thay đổi 20 % giá trị đầu vào bộ điều khiển sẽ gây ra sự thay đổi 100% tin hiệu đầu ra, với P band ="500%" thì với sự thay đổi tín hiệu đo 100 % thì tín hiệu đầu ra chỉ thay đổi có 20%. Quan hệ giữa hệ số tỷ lệ và dải tỷ lệ:
K= 100/ % P band

I: Được thể hiện theo đơn vị đo thời gian là giây. Thời gian càng nhỏ thể hiện tác động điều chỉnh tích phân càng mạnh, ứng với độ lệch càng bé.

D: Cũng được thể hiện theo đơn vị đo thời gian là giây. Thời gian càng lớn thì điều chỉnh vi phân càng mạnh, ứng với bộ điều chỉnh đáp ứng với thay đổi đầu vào càng nhanh.

Rất ít các mạch điều chỉnh yêu cầu sử dụng điều chỉnh D. Hầu hết mạch điều chỉnh PI đủ đáp ứng yêu cầu điều chỉnh. Sau đây là phương pháp xác định thông số PI.

Bước 1:

Đặt thời gian tích phân cực đại, thời gian vi phân cực tiểu. Khi đó hệ thống chỉ điều khiển tỉ lệ. Sau đó giảm dải tỉ lệ cho đến khi dao động xuất hiện. đo chu kì của dao động.

(khoảng thời gian giữa hai điểm cực đại hoặc cực tiểu của dao động. Ta gọi thời gian này là chu kỳ tự nhiên)

Bước 2:

Đặt thời gian tích phân bằng chu kỳ tự nhiên. Quan sát chu kỳ dao động mới , nó sẽ tăng thêm khoảng 40~43% của chu kỳ tự nhiên. Nếu chu kỳ dao động lớn hơn mức trên thì cần tăng thời gian tích phân.

Bước 3: Cuối cùng ta điều chỉnh dải tỷ lệ sao cho độ lệch và thời gian đạt đến ổn định phù hợp với yêu cầu. Nguyên tắc điều chỉnh như sau dải tỷ lệ càng lớn thì độ lệch điều chỉnh càng lớn, thời gian đạt đến ổn định càng ngắn, dải tỷ lệ càng nhỏ thì độ lệch càng nhỏ, thời gian đạt đến ổn định càng dài.

Mặc dù không có điều kiện thủ nghiệm nhiều cũng như tổng kết kết quả thực nghiệm nhưng phương pháp trên thực sự giúp chúng tôi có được định hướng khi hiệu chỉnh các thông số.

Bùi Hồng Sơn
Quản đốc bộ phận thiết bị Điện
Công ty Xi măng Chinfon Hải phòng

Theo Tạp chí TĐHNN

ThayBaoTran

Anh Phong giải đáp giùm thắc mắc này nhé !!

Cảm ơn .!!

[nguyenphong]

Việc mò thông số PID mình đã làm theo hướng như trên . Bạn làm theo hướng như trên là đúng rồi đó .

[sonico]

Nói như vậy thì khi gần tới vị trí mong muốn ta giảm tốc độ từ từ (cỡ 25% quảng đường còn lại ta giảm tốc) vì vậy bài toán PID lúc này ta chỉ dk để bám theo tốc độ đó....???

[nguyenphong]

Hehe điều khiển 75% hết tốc độ , và 25% còn lại là PID thì theo mìh cái này ko phải gọi là PID. Điều khiển PID là điều khiển 100% quãng đường , ko thấy có vụ giảm tốc của PID, đặt 10cm , thì PID nó sẽ chạy 1 cái vèo tới 10cm dừng cái kịt 1 cái , đó mới gọi là PID .
Còn điều khiển 25% PID nó sẽ có điều thú vị lắm , bạn thử đi rồi sẽ bít điều thú vị đó.
Chúc vui

[sonico]

Vậy giải thuật PID của phần này là sao?? Nghĩ hoài mà chẳng ra cả...? Cảm ơn Anh nhé...
Từ vị trí ban đầu tới góc đặt thì ta thay đổi những gì để đạt nhanh nhất....? Anh có thể nói rõ được ko??

[nguyenphong]

Chạy nhanh hay chạy chậm, chạy đúng hay chạy sai đó là tùy thuộc vào thông số PID ko có liên quan gì đến giải thuật cả .
Bật mí luôn : điều bạn cần làm là : xác định được quãng đường mà động cơ chạy , khi nó dừng ở bất kỳ vị trí nào thì bạn cũng phải bít là nó đến vị trí đó, rồi khi đặt vị trí khác thì lấy cái vị trí đó cộng lên hay trừ xuống thôi .
Ví dụ : khi bạn đặt đến 10cm thì động cơ nó chạy đến 10cm , thì trong lập trình bạn phải bít là nó đang ở 10cm , khi bạn đặt về 5cm thì nó sẽ láy 10cm - 5cm = 5cm ==> đây là quãng đường cần chạy .
Hehe, bật mí hết rồi đó, còn lại là phần lắp ráp các câu lệnh lại với nhau mà thôi , và cái khó nhất là hiệu chỉnh thông số PID .
Chúc vui nhé .

[sonico]

wgfrthredfed

[sonico]

Cảm ơn Anh nhé. Vậy cho E hỏi PID tốc độ và PID vị trí khác nhau như thế nào??? Em đã làm được PID tốc độ giờ phải làm những gì để thành PID vị trí ??? Vị trí ở đây là "góc".

[conga2]

Em chào các bác. em dang làm một đề tài về thiết kế mạch điều khiển vị trí động cơ dùng PID. Bác nào rành về lĩnh vực này giúp em với.em cảm ơn các bác nhiều. các bác giúp em nhé.lĩnh vực này em ...lúa lắm.hu hu

[conga2]

Em chào các bác. em dang làm một đề tài về :Tìm hiểu phần mềm GeniDAQ,thiết kế hệ thống điều khiển vị trí động cơ DC dùng bộ điều khiển PID.
Bác nào rành về lĩnh vực này giúp em với.em cảm ơn các bác nhiều. các bác giúp em nhé.lĩnh vực này em ...lúa lắm.hu hu

[nhatson.elec]

Cảm ơn Anh nhé. Vậy cho E hỏi PID tốc độ và PID vị trí khác nhau như thế nào??? Em đã làm được PID tốc độ giờ phải làm những gì để thành PID vị trí ??? Vị trí ở đây là "góc".

thêm 1 vòng PID vị trí nữa ah.

b.r