Tööstuslikus juhtimissüsteemis on kontroller oluline seade kontrollitava objekti reguleerimise ja juhtimise teostamiseks. Nende hulgas on proportsionaalne-integraal (PI) kontroller tavaliselt kasutatav kontroller, mille ülesanne on töödelda veasignaali proportsionaal- ja integraallinkide kaudu, et teostada kontrollitava objekti täpne juhtimine. Vastavalt proportsionaalsete ja integraallinkide erinevatele ühendusmeetoditele saab PI-kontrollerid jagada kahte tüüpi: seeria-tüüpi PI-kontrollerid ja paralleel---tüüpi PI-kontrollerid. Selles artiklis võrreldakse ja analüüsitakse neid kahte tüüpi PI-kontrollereid.
I. Seeria PI kontroller
Seeria PI-kontroller viitab proportsionaalsele lingile ja integraallingile järjestikku, see tähendab, et veasignaali töödeldakse esmalt proportsionaalse lingi ja seejärel integraallingi abil.
Seeriatüüpi PI-kontrolleri omadused on järgmised:
1. Proportsionaal- ja integraallinkide väljundid liidetakse kontrolleri väljundina. Seetõttu on seeria PI-kontrolleri väljund võrdeline veasignaali suurusega ja pöördvõrdeline veasignaali muutumise kiirusega.
2. Seeria PI-kontrolleri proportsionaalset võimendust ja integraalset võimendust saab reguleerida iseseisvalt, nii et seda saab reguleerida vastavalt tegelikele vajadustele.
3. Seeriatüüpi PI-kontrolleri reageerimiskiirus on kiirem, kuid esineb ületamist. Kui veasignaal on suur, suureneb kontrolleri väljund kiiresti, mille tulemuseks on kontrollitava objekti reageerimiskiirus liiga kiire ja isegi ülelöögi nähtus.
II. Paralleelset tüüpi PI-kontroller
Paralleel-PI-kontroller viitab proportsionaalsetele ja integraallülidele, mis on ühendatud paralleelselt, see tähendab, et veasignaali töötlevad proportsionaalsed ja integraalsed lingid samaaegselt.
Paralleelset tüüpi PI-kontrollerit iseloomustavad:
1. Proportsionaal- ja integraallinkide väljundid liidetakse kontrolleri väljundina. Seetõttu on paralleelse PI-kontrolleri väljund võrdeline veasignaali suurusega ja pöördvõrdeline veasignaali muutumise kiirusega.
2. Paralleelse PI-kontrolleri proportsionaalset võimendust ja integraalset võimendust saab reguleerida sõltumatult, nii et seda saab reguleerida vastavalt tegelikele vajadustele.
3. Paralleeltüüpi PI-kontrolleri reageerimiskiirus on aeglane, kuid ülelööginähtust ei esine. Kuna proportsionaal- ja integraallingid mõjutavad veasignaali samaaegselt, ei suurene kontrolleri väljund kiiresti, vältides liiga kiire reageerimiskiiruse ja juhitava objekti ülevõnke nähtust.
III. Seeria-tüüpi PI-kontrolleri ja paralleel--tüüpi PI-kontrolleri võrdlus
1. Reageerimiskiirus:seeria-tüüpi PI-kontrolleri reageerimiskiirus on kiirem, paralleelse-tüüpi PI-kontrolleri reageerimiskiirus aga aeglasem. Selle põhjuseks on asjaolu, et seeria PI-kontrolleri proportsionaalsed ja integraalsed lingid on ühendatud järjestikku ning veasignaali töötlemisaeg on lühem; samas kui paralleelse PI-kontrolleri proportsionaalsed ja integraallülid on ühendatud paralleelselt ning veasignaali töötlemisaeg on pikem.
2. Ületamise nähtus:Jada-PI-kontrolleril on ülelööginähtus, samal ajal kui paralleelsel PI-kontrolleril ei ole ülelööginähtust. Seda seetõttu, et kui seeria PI-kontrolleri proportsionaalne võimendus on suur, põhjustab see kontrolleri väljundi kiiret suurenemist, mis põhjustab juhitava objekti reageerimiskiiruse liiga kiireks ja ilmneb ülelööginähtus; ja kui paralleelse PI-kontrolleri proportsionaalne võimendus on väike, saab seda olukorda vältida.
3. Stabiilsus:seeria-tüüpi PI-kontrolleri stabiilsus on halb ja paralleelset tüüpi PI-kontrolleri stabiilsus on parem. Seda seetõttu, et seeria-tüüpi PI-kontrolleri proportsionaalne võimendus ja integraalvõimendus on sõltumatud, kui proportsionaalne võimendus on liiga suur või integraalvõimendus liiga väike, on lihtne põhjustada süsteemi ebastabiilsust; ja paralleelne PI-kontrolleri proportsionaalne võimendus ja integraalne võimendus on vastastikuse mõju, võivad paremini tagada süsteemi stabiilsuse.
4. Parameetrite reguleerimine:Seeria PI-kontrolleri proportsionaalset võimendust ja integraalset võimendust saab reguleerida sõltumatult, samas kui paralleelse PI-kontrolleri proportsionaalset võimendust ja integraalset võimendust saab reguleerida ka sõltumatult. Kuid seeria PI-kontrolleris esineva ülelööginähtuse tõttu on praktilises rakenduses vaja piirata proportsionaalset võimendust; Samal ajal kui paralleelsel PI-kontrolleril ei ole ülevõnke nähtust, võib proportsionaalse võimenduse ja integraalse võimenduse reguleerimine olla paindlikum.
Kokkuvõttes on seeria PI-kontrolleril ja paralleelsel PI-kontrolleril oma eelised ja puudused. Praktilistes rakendustes tuleks sobiv tüüp valida vastavalt kontrollitava objekti omadustele ja juhtimisnõuetele. Kui vajate kiiret reageerimist ja suurt juhtimistäpsust, saate valida seeria PI-kontrolleri; kui vajate stabiilset juhtimisjõudlust ja väikest ületamist, saate valida paralleelse PI-kontrolleri. Lisaks saab parameetrite mõistliku reguleerimise ja optimeeritud disaini abil veelgi parandada juhtimisfunktsiooni.