Înfășurare integrală - Integral windup

Articol principal: controler PID

Înfășurarea integrală , cunoscută și sub numele de înfășurarea integratorului sau înfășurarea resetării , se referă la situația unui controler de feedback PID în care are loc o schimbare mare a valorii de referință (să spunem o schimbare pozitivă) și termenul integral acumulează o eroare semnificativă în timpul creșterii (înfășurarea), astfel depășirea și continuarea creșterii, deoarece această eroare acumulată este derulată (compensată de erori în cealaltă direcție). Problema specifică este depășirea excesivă.

Soluții

Această problemă poate fi rezolvată de

  • Inițializarea controlerului integral la o valoare dorită, de exemplu la valoarea dinaintea problemei
  • Creșterea valorii de referință într-o rampă adecvată
  • Dezactivarea funcției integrale până când variabila de proces care trebuie controlată (PV) a intrat în regiunea controlabilă
  • Împiedicarea acumulării termenului integral peste sau sub limite predeterminate
  • Recalcularea termenului integral pentru a constrânge ieșirea procesului în limite fezabile.
  • Punerea la zero a valorii integrale de fiecare dată când eroarea este egală cu sau traversează zero. Acest lucru evită ca controlorul să încerce să conducă sistemul să aibă aceeași eroare integrală în direcția opusă ca cea cauzată de o perturbare.

Apariție

Înfășurarea integrală apare în special ca o limitare a sistemelor fizice, comparativ cu sistemele ideale, datorită faptului că ieșirea ideală este imposibilă din punct de vedere fizic ( saturația procesului : ieșirea procesului fiind limitată în partea de sus sau de jos a scalei sale, făcând eroarea constantă). De exemplu, poziția unei supape nu poate fi mai deschisă decât complet deschisă și, de asemenea, nu poate fi închisă mai mult decât complet închisă. În acest caz, anti-lichidarea poate implica efectiv dezactivarea integratorului pentru perioade de timp până când răspunsul cade înapoi într-un interval acceptabil.

Acest lucru apare de obicei atunci când ieșirea controlerului nu mai poate afecta variabila controlată sau dacă controlerul face parte dintr-o schemă de selecție și este selectat corect.

Înfășurarea integrală a fost mai mult o problemă la controlerele analogice . În cadrul sistemelor moderne de control distribuite și al controlerelor logice programabile , este mult mai ușor să preveniți lichidarea integrală fie prin limitarea ieșirii controlerului, fie prin utilizarea feedbackului de resetare externă, care este un mijloc de a readuce ieșirea selectată la circuitul integral al tuturor controlerelor din schemă de selecție astfel încât să se mențină o buclă închisă .

În plus, termenii integrali, în general, pot avea efecte nedorite. Situații diferite pot necesita comportamente integrale diferite. De exemplu, într-un sistem de navigație bazat pe rulment și eroarea dintre rulmenți țintă și rulmenți reali, termenul integral are capacitatea dorită de a corecta rulmentul după o abatere și de a restabili cursul (și nu doar rulmentul) la cel dorit. În schimb, un control automat al vitezei de croazieră nu ar trebui să încerce să echilibreze în mod egal erorile într-o direcție cu erorile în cealaltă. De exemplu, o perioadă de timp petrecută sub punctul setat de viteză nu ar trebui să fie echilibrată de o integrală egală peste punctul setat al vitezei. În acest din urmă caz, este de dorit să zero zero integratorul de fiecare dată când eroarea este zero sau când eroarea se schimbă de semn. O metodă convenabilă și robustă pentru a determina când eroarea schimbă semnul sau este egală cu zero este multiplicarea erorii curente cu eroarea anterioară. (Eroarea anterioară ar fi disponibilă dacă se folosește și un termen derivat.) Dacă produsul este zero sau negativ, atunci integratorul ar trebui să fie zero.

Referințe