Rūpnieciskajā vadības sistēmā kontrolieris ir svarīga ierīce, lai realizētu kontrolējamā objekta regulēšanu un kontroli. Starp tiem proporcionālais-integrālais (PI) kontrolieris ir plaši izmantots kontrolieris, kura uzdevums ir apstrādāt kļūdas signālu caur proporcionālajām un integrālajām saitēm, lai realizētu precīzu kontrolētā objekta vadību. Atbilstoši dažādām proporcionālo un integrālo saišu savienojuma metodēm PI kontrolierus var iedalīt divos veidos: sērijas-tipa PI kontrolleri un paralēlā-tipa PI kontrolleri. Šajā rakstā tiks salīdzināti un analizēti šie divu veidu PI kontrolleri.
I. Sērijas PI kontrolieris
Sērijas PI kontrolleris attiecas uz proporcionālo saiti un integrālo saiti sērijveidā, tas ir, kļūdas signālu vispirms apstrādā proporcionālā saite un pēc tam integrālā saite.
Sērijas tipa PI kontrollera raksturlielumi ir:
1. Proporcionālo un integrālo saišu izejas tiek saskaitītas kopā kā kontrollera izeja. Tāpēc sērijas PI kontrollera izeja ir proporcionāla kļūdas signāla lielumam un apgriezti proporcionāla kļūdas signāla maiņas ātrumam.
2. Sērijas PI kontrollera proporcionālo pieaugumu un integrālo pastiprinājumu var regulēt neatkarīgi, tāpēc to var pielāgot atbilstoši faktiskajām vajadzībām.
3. Sērijas tipa PI kontrollera reakcijas ātrums ir ātrāks, taču ir pārsnieguma parādība. Ja kļūdas signāls ir liels, kontroliera izvade strauji palielināsies, kā rezultātā kontrolējamā objekta reakcijas ātrums ir pārāk ātrs un pat parādīsies pārtēriņš.
II. Paralēlā tipa PI kontrolieris
Paralēlais PI kontrolieris attiecas uz proporcionālajām un neatņemamajām saitēm, kas ir savienotas kopā paralēli, tas ir, kļūdas signālu apstrādā proporcionālās un neatņemamās saites vienlaikus.
Paralēlā tipa PI kontrolleri raksturo:
1. Proporcionālo un integrālo saišu izejas tiek saskaitītas kopā kā kontrollera izeja. Tāpēc paralēlā PI kontrollera izeja ir proporcionāla kļūdas signāla lielumam un apgriezti proporcionāla kļūdas signāla maiņas ātrumam.
2. Paralēlā PI kontrollera proporcionālo pastiprinājumu un integrālo pastiprinājumu var regulēt neatkarīgi, tāpēc to var pielāgot atbilstoši faktiskajām vajadzībām.
3. Paralēlā tipa PI kontrollera reakcijas ātrums ir lēns, bet nav pārsnieguma parādības. Tā kā proporcionālās un integrālās saites iedarbojas uz kļūdas signālu vienlaicīgi, kontrollera izvade strauji nepalielināsies, izvairoties no pārāk ātra reakcijas ātruma un kontrolējamā objekta pārtīšanas.
III. Sērijas-tipa PI kontrollera un paralēlā-tipa PI kontrollera salīdzinājums
1. Reakcijas ātrums:sērijas-tipa PI kontrollera reakcijas ātrums ir ātrāks, savukārt paralēlā-tipa PI kontrollera reakcijas ātrums ir mazāks. Tas ir tāpēc, ka sērijas PI kontrollera proporcionālās un integrālās saites ir savienotas sērijveidā, un kļūdas signāla apstrādes laiks ir īsāks; kamēr paralēlā PI kontrollera proporcionālās un integrālās saites ir savienotas paralēli, un kļūdas signāla apstrādes laiks ir ilgāks.
2. Pārsnieguma parādība:Seriālajam PI kontrollerim ir pārtēriņa parādība, savukārt paralēlajam PI kontrollerim nav pārtēriņa fenomena. Tas ir tāpēc, ka, ja sērijas PI kontrollera proporcionālais pastiprinājums ir liels, tas izraisīs strauju kontroliera izejas pieaugumu, kas izraisīs pārāk ātru vadāmā objekta reakcijas ātrumu un pārsnieguma parādību; un, ja paralēlā PI kontrollera proporcionālais pastiprinājums ir mazs, tas var izvairīties no šīs situācijas.
3. Stabilitāte:sērijas -tipa PI kontrollera stabilitāte ir slikta, un paralēlā tipa PI kontrollera stabilitāte ir labāka. Tas ir tāpēc, ka sērijas-tipa PI kontrollera proporcionālais pastiprinājums un integrālais pastiprinājums ir neatkarīgi, ja proporcionālais pastiprinājums ir pārāk liels vai integrālais pastiprinājums ir pārāk mazs, ir viegli izraisīt sistēmas nestabilitāti; un paralēlā PI kontroliera proporcionālais pieaugums un integrālais ieguvums ir savstarpēja ietekme, var labāk nodrošināt sistēmas stabilitāti.
4. Parametru regulēšana:Sērijas PI kontrollera proporcionālo pastiprinājumu un integrālo pastiprinājumu var regulēt neatkarīgi, savukārt paralēlā PI kontrollera proporcionālo pastiprinājumu un integrālo pastiprinājumu var regulēt arī neatkarīgi. Tomēr, tā kā sērijveida PI kontrollerī pastāv pārsnieguma parādība, ir jāierobežo proporcionālais ieguvums praktiskajā pielietojumā; kamēr paralēlajam PI kontrollerim nav pārsnieguma parādības, tāpēc tas var būt elastīgāks, lai pielāgotu proporcionālo pastiprinājumu un integrālo pastiprinājumu.
Rezumējot, sērijas PI kontrolierim un paralēlajam PI kontrollerim ir savas priekšrocības un trūkumi. Praktiski piemērots veids ir jāizvēlas atbilstoši kontrolējamā objekta īpašībām un kontroles prasībām. Ja jums nepieciešama ātra reakcija un liela vadības precizitāte, varat izvēlēties sērijas PI kontrolieri; ja jums nepieciešama stabila vadības veiktspēja un neliels pārsniegums, varat izvēlēties paralēlu PI kontrolieri. Turklāt vadības veiktspēju var vēl vairāk uzlabot ar saprātīgu parametru pielāgošanu un optimizētu dizainu.