b, Mô hình bộ biến đổ
3.3.1.Cấu trúc bộ điều khiển PID
Bộ điều khiển PID là một bộ điều khiển thông dụng được sử dụng từ lâu trong công nghiệp. Đây được coi là những bộ điều khiển cổ điển, tuy nhiên hiện nay vẫn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp do tính ưu việt của nó. Lý do bộ điều khiển này được sử dụng rộng rãi là vì tính đợn giản của nó cả về cấu trúc lẫn nguyên lý làm việc, bên cạnh đó nó còn có khả năng triệt tiêu sai số xác lập, tăng đáp ứng quá độ, giảm độ quá điều chỉnh nếu các tham số bộ điều khiển được chọn lựa thích hợp. Do sự thông dụng của nó nên nhiều hãng sản xuất thiết bị điều khiển đã cho ra đời các bộ điều khiển thương mại rất thông dụng. Một bộ điều khiển PID nói chung là một bộ điều khiển bao gồm vòng điều chỉnh và vòng phản hồi tín hiệu . Cấu trúc chung của bộ PID được trình bày như sau:
Hình 3.4: Cấu trúc chung của bộ điều khiển PID
Một bộ điều chỉnh PID có thể bao gồm đầy đủ 3 thông số P,I,D hoặc tùy yêu cầu của hệ thống mà có thể là bộ điều khiển I, P, PI, PD. Việc tính toán điều khiển PID bao gồm tính toán riêng biệt các tham số: khâu tỷ lệ, khâu tích phân và khâu vi phân
- Khâu tỷ lệ có nhiệm vụ phục tùng và thực hiện chính xác nhiệm vụ được giao.
- Khâu tích phân: thực hiện công việc và có tích lũy kinh nghiệm để thực hiện tốt nhiệm vụ.
- Khâu vi phân: luôn có sáng kiến và phản ứng nhanh với sự thay đổi tình huống trong quá trình thực hiện nhiệm vụ.
Bộ điều khiển PID thường được sử dụng để điều khiển đối tượng SISO theo nguyên lý hồi tiếp như trên. Bộ điều khiển PID có nhiệm vụ đưa sai lệch tĩnh e(t) của hệ thống về 0 sao cho quá trình quá độ thỏa mãn yêu cầu sau:
- Nếu sai lệch e(t) càng lớn thì thông qua thành phần Up(t), tín hiệu điều chỉnh U(t) càng lớn
- Nếu sai lệch e(t) chưa bằng 0 thì thông qua thành phần Ui(t), PID vẫn còn tạo tín hiệu điều chỉnh
- Nếu sự thay đổi của sai lệch e(t) càng lớn thì thông qua thành phần Ud(t), phản ứng thích hợp của u(t) sẽ càng nhanh
PID ĐTĐK
W e
Thông qua việc điều chỉnh 3 thông số trong các thuật toán điều khiển PID, bộ điều khiển có thể kiểm soát quá trình cụ thể mà hệ thống yêu cầu. Tùy từng đối tượng khác nhau mà trong bộ điều khiển pid có thể có các thành phần P,I.,D nếu như đổi tượng đã có khâu tích phần rồi thì trong bộ điều khiển ta không cần phải đưa thêm khâu tích phần vào nữa, lúc đó ta chỉ cần sử dụng bộ điều khiển PD, hay khi tín hiệu trong đối tượng thay đổi tương đối chậm và bản thân bộ điều khiển cung không nhất thiết phải có sự thay đổi thật nhanh với sự thay đổi của đối tuongj thì trong bộ điều khiển không cần phải có khâu D, lúc đó ta chỉ cần sử dụng bộ điều khiển PI là được.