X phải cắt đồng điện cuộn thứ i, cho dòng điện
bộ diều khiển này, hành động điểu khiển hiện tại dùng giá trị điều khiển trước đó như là
giá trị đặt. Bởi chỉ có một sự thay đổi trong hành động điểu khiển được dùng, nên bộ điều khiển này cho phép điều khiển mềm rnại hơn khi sai lệch vào nhỏ. Nếu có một sai lệch đầu 300
vào lớn thì đáp ứng ra của bộ điều khiển PID velocity có thể chậm, đặc biệt nếu hằng số
thời gian tích phân T; lớn,
Hai dạng bộ điểu khiển PID (7.80) và (7.82) nhìn có vẻ khá khác nhau, nhưng thực
chúng tương tự nhau. Xét bộ điều khiển positional (7.80), nếu dịch lùi một chu kỳ lấy mẫu
ta được:
uŒ£T—T) = K, |-ar ~T)+T, ƒ— + D2) ¬"
¡ k=l
Lấy (7.80) trừ vế với vế công thức này ta sẽ thu được đạng bộ điều khiển PID velocity (7.82). œ) Hiện tượng bão hòa uà mất tác dụng tích phân
Trong các ứng dụng thực tế, giá trị đầu ra của một hành động điều khiển bị hạn chế bởi các giới hạn vật lý. Ví dụ, giá trị cực đại của điện áp ra từ một linh kiện bị giới hạn bởi khả năng chịu điện áp của linh kiện đó. Tương tự, tốc độ chảy tối đa mà một máy bơm có thể cung cấp bị giới hạn bởi khả năng vật lý của bơm. Hậu quả của những giới hạn vật lý này làm cho sai lệch điều khiển không thể về 0 và việc tích phân vẫn cộng dồn liên tục.
Hiện tượng này được gọi là hiện tượng mất tác dụng tích phân (hay hiện tượng bão hòa),
và là nguyên nhân gây ra hiện tượng quá điều chỉnh kéo dài xuất hiện ở đáp ứng đầu ra đối tượng điểu khiển. Ví dụ, ta muốn điều khiển vị trí trục động cơ và một thay đổi lớn điểm đặt vị trí xuất hiện, và điều này tạo ra một tín hiệu sai lệch vị trí lớn. Bộ điều khiển sẽ cố gắng làm giảm sai lệch giữa điểm đặt và đầu ra hệ thống. Thành phần tích phân sẽ thực hiện việc cộng các tín hiệu sai lệch ở mỗi lần lấy mẫu và tạo ra ở đầu ra bộ điều khiển tín hiệu điều khiển động cơ lớn. Nhưng do các giới hạn về vật lý của đối tượng điều khiển (hệ thống bộ biến đổi ~ động cø), động cơ sẽ không thể đáp ứng một cách tuyến tính với tín
hiệu điều khiển đặt vào. Nếu bây giờ điểm đặt vị trí thay đổi sang hướng khác, thì thành
phần tích phân sẽ vẫn tạo ở đầu ra giá trị lớn và sẽ không đáp ứng tức thời với yêu cầu của
điểm đặt. Do đó, hệ thống sẽ có đáp ứng kém khi bị rơi vào điều kiện này,
Hiện tượng mất tác dụng tích phân (bão hòa) đễ xuất hiện với bộ điểu khiển PID
positional. Với bộ điều khiển velocity, các tín hiệu sai lệch không được cộng đồn, do đó hiện
tượng bão hòa này không xảy ra, mặc dù các tín hiệu điểu khiển cũng chịu tác động của các giới hạn về vật lý.
Có nhiều kỹ thuật đã được phát triển để khử hiện tượng bão hòa tích phân của các bộ điều khiển PID, và dưới đây là một số cách phổ biến:
— Dừng tích phân (không cộng dồn) khi hiện tượng bão hòa xây ra. Tích phân này gọi
là tích phân có điểu kiện. Ý tưởng của phương pháp này là đặt đầu vào bộ tích phân bằng không khi đầu ra bộ điều khiển bị bão hòa và các đầu vào và đầu ra là cùng đấu.
— Cố định thành phần tích phân giữa giá trị nhỏ nhất và lớn nhất.
~ Giảm đầu vào tích phân bằng một hằng nào đó nếu đầu ra bộ điều khiển bị bão hòa. Thường giá trị tích phân được giảm bằng một lượng tỷ lệ với hiệu giữa đầu ra chưa bão
hòa và đã bão hòa (giá trị cao nhất).
~ Dùng bộ điểu khiển PID dạng velocity. b) Deriuatiue hịích (sốc ui phân)
Một vấn đề khác khi dùng bộ điểu khiển PID mà nguyên nhân là do thành phần ví
phân của bộ điều khiển. Vấn để này có thể xảy ra khi điểm đặt thay đổi ngột làm tín
hiệu sai lệch cũng thay đối đột ngột theo. Dưới điểu kiện như vậy, thành phần vi phân có
thể tạo ra một kick, được biết như là
một derivative kick. Trong thực tế, R †~ r6 +,o_»x ỳ— ỤU
vấn để này có thể tránh bằng cách #15 - |
chuyển thành phần vi phân sang
vòng phản hổi, Thành phần tỷ lệ Kp +
cũng có thể là nguyên nhân tạo kiek +
bất-ngờ ở đầu ra và do đó thành phần này thường được chuyển sang
——4 KpÏœ
vòng phân hổi. Y (phân hồi
Một cấu trúc thực tế của bộ Hình 7.51, Bộ điều khiển PID cải tiến