Az ipari vezérlőrendszerben a vezérlő fontos eszköz a vezérelt objektum szabályozásának és vezérlésének megvalósításához. Közülük a proporcionális-integrál (PI) vezérlő egy általánosan használt vezérlő, amelynek szerepe a hibajel feldolgozása az arányos és integrál linkeken keresztül a vezérelt objektum precíz vezérlésének megvalósítása érdekében. Az arányos és integrált kapcsolatok különböző csatlakozási módjai szerint a PI vezérlők két típusba sorolhatók: sorozat- típusú PI vezérlők és párhuzamos- típusú PI vezérlők. Ez a cikk összehasonlítja és elemzi ezt a két típusú PI-vezérlőt.
I. Sorozatos PI vezérlő
A soros PI vezérlő az arányos linket és az integrált összeköttetést jelenti sorosan, vagyis a hibajelet először az arányos kapcsolat, majd az integrál kapcsolat dolgozza fel.
A sorozat típusú PI vezérlő jellemzői a következők:
1. Az arányos és az integrál linkek kimenetei összeadódnak a vezérlő kimeneteként. Ezért a soros PI vezérlő kimenete arányos a hibajel méretével és fordítottan arányos a hibajel változási sebességével.
2. A sorozatos PI vezérlő arányos és integrált erősítése egymástól függetlenül állítható, így az aktuális igényeknek megfelelően állítható.
3. A soros típusú PI vezérlő válaszsebessége gyorsabb, de van túllövés jelenség. Ha a hibajel nagy, a vezérlő kimenete gyorsan növekszik, ami a vezérelt objektum túl gyors válaszidejét, sőt túllövés jelenségét eredményezi.
II. Párhuzamos típusú PI vezérlő
A párhuzamos PI vezérlő azt jelenti, hogy az arányos és az integrál kapcsolatok párhuzamosan kapcsolódnak egymáshoz, vagyis a hibajelet az arányos és az integrál linkek egyidejűleg dolgozzák fel.
A párhuzamos típusú PI vezérlőt a következők jellemzik:
1. Az arányos és az integrál linkek kimenetei összeadódnak a vezérlő kimeneteként. Ezért a párhuzamos PI vezérlő kimenete arányos a hibajel méretével és fordítottan arányos a hibajel változási sebességével.
2. A párhuzamos PI szabályozó arányos és integrált erősítése egymástól függetlenül állítható, így az aktuális igényeknek megfelelően állítható.
3. A párhuzamos típusú PI vezérlő válaszsebessége lassú, de nincs túllövés jelenség. Mivel az arányos és az integrál linkek egyidejűleg hatnak a hibajelre, a vezérlő kimenete nem növekszik gyorsan, elkerülve a túl gyors válaszsebesség és a vezérelt objektum túllövés jelenségét.
III. A sorozat-típusú PI-vezérlő és a párhuzamos-típusú PI-vezérlő összehasonlítása
1. Válasz sebessége:a sorozat-típusú PI-vezérlő válaszsebessége gyorsabb, míg a párhuzamos-típusú PI-vezérlőké lassabb. Ennek az az oka, hogy a soros PI vezérlő arányos és integrál linkjei sorosan vannak összekötve, és a hibajel feldolgozási ideje rövidebb; míg a párhuzamos PI vezérlő arányos és integrál linkjei párhuzamosan vannak kapcsolva, és a hibajel feldolgozási ideje hosszabb.
2. Túllövés jelenség:A soros PI vezérlőnél túllövés jelenség van, míg a párhuzamos PI vezérlőnél nincs túllövés jelenség. Ennek az az oka, hogy ha a soros PI vezérlő arányos nyeresége nagy, az a vezérlő kimenetének gyors növekedéséhez vezet, ami a vezérelt objektum válaszsebességét túlságosan gyorsítja, és túllövés jelenség lép fel; és ha a párhuzamos PI vezérlő arányos nyeresége kicsi, akkor elkerülhető ez a helyzet.
3. Stabilitás:a sorozat{0}}típusú PI vezérlő stabilitása gyenge, a párhuzamos típusú PI vezérlő stabilitása pedig jobb. Ennek az az oka, hogy a sorozat-típusú PI vezérlő arányos erősítése és integrált erősítése független, ha az arányos erősítés túl nagy vagy az integrál erősítés túl kicsi, könnyen rendszerinstabilitást okozhat; és a párhuzamos PI-vezérlő arányos nyeresége és integrált nyeresége kölcsönösen befolyásolja, jobban tudja biztosítani a rendszer stabilitását.
4. Paraméter beállítása:A soros PI vezérlő arányos és integrált erősítése egymástól függetlenül állítható, míg a párhuzamos PI vezérlő arányos és integrált erősítése függetlenül is állítható. A soros PI szabályozó túllövés jelensége miatt azonban a gyakorlati alkalmazásban korlátozni kell az arányos erősítést; míg a párhuzamos PI vezérlőnél nincs túllövés jelenség, így rugalmasabb lehet az arányos erősítés és az integrál erősítés beállítása.
Összefoglalva, a sorozatos PI vezérlőnek és a párhuzamos PI vezérlőnek megvannak a maga előnyei és hátrányai. A gyakorlati alkalmazásokban a megfelelő típust a vezérelt objektum jellemzőinek és a szabályozási követelményeknek megfelelően kell kiválasztani. Ha gyors reagálásra és nagy vezérlési pontosságra van szüksége, választhat sorozatos PI vezérlőt; Ha stabil szabályozási teljesítményre és kis túllövésre van szüksége, választhat párhuzamos PI vezérlőt. Ezen túlmenően a vezérlés teljesítménye tovább javítható ésszerű paraméterbeállítással és optimalizált tervezéssel.