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자세한 세부 사항
게이지압 0.1~0.6MPa 범위의 0.1% 초정밀 압력제어 솔루션 및 평가시험 결과
1. 전자공기압조절기 도입
산업용 애플리케이션에서 0.1% 초정밀 압력 제어 요구를 충족하기 위해 당사는 해당 솔루션을 제안합니다. 솔루션을 자세히 소개하고, 0.1% 초정밀 압력 제어에 대한 솔루션 구현 효과를 입증하기 위해 솔루션 및 테스트 결과를 바탕으로 구축된 평가 테스트 장치도 소개합니다.
2. 전자 공기압 조절기의 문제를 해결하는 방법은 무엇입니까?
솔루션의 핵심은 전자공기압력조절기를 기반으로 하며, 전자공기압력조절기의 압력제어 정확도는 일반적으로 높지 않기 때문에 보다 정밀한 압력센서와 PID 컨트롤러를 연결하여 초고정밀 압력제어를 구현합니다. 특히 초정밀 PID 컨트롤러가 정밀 제어에 미치는 영향을 검증하기 위해 이 솔루션의 타당성을 검증하기 위해 해당 평가 테스트를 수행했습니다. 평가 테스트 장치의 구조는 그림 1에 나와 있습니다.
평가 테스트 장치는 주로 다음 부분을 포함합니다.
(1) 압력 센서: 정확도는 0.05%, 범위는 절대 압력 0.1~1MPa, 해당 전압 출력은 0~10V입니다.
(2) 전자 공기압 조절기: 정확도는 0.25%, 범위는 절대 압력 0.1~1MPa, 제어 전압은 0~10V입니다.
(3) PID 컨트롤러: ADC는 24비트, DAC는 16비트, ADC 범위는 0~10V, DAC 범위는 0~10V입니다.
(4) 다중 채널 데이터 수집기: Agilent 34972A, 5자리 반/6자리 반 자리 획득.
(5) 3방향 파이프 피팅: 압력 용기로 사용되며 압력 센서 및 전자 공기압 조절기에 연결됩니다.
(6) 컴퓨터: PID 컨트롤러 및 데이터 수집기와 통신하고 해당 소프트웨어 프로그램을 설치 및 실행하여 PID 컨트롤러 및 데이터 수집기를 제어, 수집, 표시 및 저장하는 데 사용됩니다.
이전 평가 테스트 및 제어 프로세스 데이터 분석에 따르면 산업용 통합 PID 컨트롤러 장비가 0.1%의 제어 정확도에 도달하려면 다음 기술 지표를 충족해야 한다고 생각합니다.
(1) 외부센서는 0.1% 이상의 초고정밀도를 가져야 한다.
(2) 외부 액츄에이터도 고정밀도가 필요하지만 반드시 0.1%의 초고정밀도가 필요한 것은 아니다.
(3) PID 제어기는 최소한 16비트가 필요하며, 가장 좋은 것은 24비트입니다.
(4) PID 제어기의 부동 소수점 연산은 출력 비율이 0.01% ~ 0.05%의 조정 능력을 갖도록 보장해야 합니다.
(5) PID 제어기의 DAC 비트 수는 최소 14비트에 도달해야 하며 가장 좋은 것은 16비트입니다. 위의 기술 지표 및 테스트 결과 요구 사항에서 볼 수 있듯이 초고정밀 압력 제어에 도달하려면 외부 압력 센서, 공기 전자 비례 압력 조절기 및 PID 컨트롤러가 정확도 요구 사항을 충족해야 한다는 것을 알 수 있습니다. PID 제어기 및 부동 소수점 연산의 제어 출력도 충분한 정밀도를 가져야 합니다. 이를 위해 우리는 16비트 출력 정밀도를 갖춘 PID 컨트롤러를 채택하고 그에 따라 부동 소수점 연산의 정밀도를 향상시켰습니다. 이러한 개선에 대응하여 제어 출력의 최소 비율을 0.1%에서 0.01%로 늘리고, 제어 출력의 비율을 소수점 한 자리에서 소수점 두 자리까지 늘리는 것입니다.
3. 전자공기압조절기의 시험결과
상기 시험장치를 통해 게이지압력 0.1~0.6MPa 범위에서 압력상수 제어 시험을 진행하였다. 압력 설정점은 PID 제어기의 출력 비율과 제어 전압이 일정한 압력 제어에 미치는 영향과 해당 관계를 관찰하기 위해 각각 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 및 0.6MPa입니다. 우리는 다음과 같은 결론을 볼 수 있습니다:
(1) 0.1~0.6MPa의 전체 압력 범위에서 변동률을 0.1% 범위 내에서 제어할 수 있습니다.
(2) 특히 0.3~0.6MPa의 더 높은 압력 범위에서는 변동률을 0.05% 이내에서도 안정적으로 제어할 수 있습니다.
(3) 전체 압력 범위의 제어 과정을 관찰하면, 압력 제어가 안정된 후 컨트롤러의 출력 비율의 변화 범위는 기본적으로 ±0.01%임을 알 수 있습니다. 이는 16비트 DAC의 사용과 부동 소수점 연산 정밀도의 증가가 제어 정밀도 향상에 매우 분명한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.
(4) 0.1~0.2MPa의 낮은 압력 범위에서는 자체 튜닝 PID 매개변수를 사용하여 변동률을 0.1%로 제어할 수 있지만, 제어 매개변수를 더욱 최적화하면 제어 정확도가 더욱 향상될 수 있습니다. 위의 결론을 바탕으로 간단하게 PID 제어기의 파라미터를 최적화하고 0.1~0.2MPa의 낮은 압력 범위에서 정압 제어를 수행했습니다.
0.2MPa 설정점 제어의 변동률은 사실상 0.05%로 감소되는 반면, 0.1MPa 설정점 제어의 변동률은 기본적으로 0.1%로 변경되지 않습니다. 때로는 0.1%를 넘는 경우도 있습니다. 그러나 제어전압 곡선을 관찰하면 설정점 0.1MPa로 정전압 제어하는 과정에서 발생하는 것을 알 수 있다. 제어 전압의 변동률은 기본적으로 0.05% 이내이며, 압력 변동률은 0.1%로 변경됩니다. 이는 주변 온도, 압력 센서 및 전기 비례 밸브 정확도 등 기타 외부 요인의 영향을 받을 수 있습니다. 결국 0.1MPa 압력에서 삼방향 파이프 피팅의 내부 압력은 주변 온도의 영향을 더 쉽게 받고 이 0.1MPa 압력은 압력 센서의 정확도와 전자 공기압 조절기의 열악한 범위보다 높습니다.
4. 결론
위의 솔루션 및 평가 테스트 결과를 통해 이 솔루션이 0.1% 초정밀 압력 제어에 완벽하게 도달할 수 있음이 입증되었습니다. 구체적인 결론은 다음과 같습니다.
(1) 외부 초정밀 압력 센서 및 PID 컨트롤러는 전자 공기압 조절기의 압력 제어 정확도를 효과적으로 향상시킬 수 있으며 0.1% 초정밀 압력 제어에 도달할 수 있습니다.
(2) KAOLU 전자 공기압 조절기의 기술 지수 0.1%에 완전히 도달하며, 특히 0.2MPa 이상의 압력 범위에서 0.05%의 더 높은 제어 정확도에 도달할 수도 있습니다.
(3) 0.1%의 초고정밀도 압력 제어 과정에서 PID 제어기의 측정 정확도, 제어 정확도 및 부동 소수점 작동은 전체 제어 정확도를 결정하는 핵심 기술 지표입니다. 이 문서에서 설명하는 솔루션은 24비트 ADC를 사용합니다. 0.01%의 비트 DAC 출력 비율과 고정밀 부동 소수점 연산은 초고정밀 제어 요구 사항을 완벽하게 충족할 수 있음을 입증합니다.
(4) 본 논문의 솔루션과 실험적 검증을 통해 산업용 0.1% 초고정밀 PID 제어기가 더 낮은 비용으로 완전하게 초고정밀 제어에 도달할 수 있으며, 산업 분야의 다른 매개변수.
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1. 전자공기압조절기 도입
산업용 애플리케이션에서 0.1% 초정밀 압력 제어 요구를 충족하기 위해 당사는 해당 솔루션을 제안합니다. 솔루션을 자세히 소개하고, 0.1% 초정밀 압력 제어에 대한 솔루션 구현 효과를 입증하기 위해 솔루션 및 테스트 결과를 바탕으로 구축된 평가 테스트 장치도 소개합니다.
2. 전자 공기압 조절기의 문제를 해결하는 방법은 무엇입니까?
솔루션의 핵심은 전자공기압력조절기를 기반으로 하며, 전자공기압력조절기의 압력제어 정확도는 일반적으로 높지 않기 때문에 보다 정밀한 압력센서와 PID 컨트롤러를 연결하여 초고정밀 압력제어를 구현합니다. 특히 초정밀 PID 컨트롤러가 정밀 제어에 미치는 영향을 검증하기 위해 이 솔루션의 타당성을 검증하기 위해 해당 평가 테스트를 수행했습니다. 평가 테스트 장치의 구조는 그림 1에 나와 있습니다.
평가 테스트 장치는 주로 다음 부분을 포함합니다.
(1) 압력 센서: 정확도는 0.05%, 범위는 절대 압력 0.1~1MPa, 해당 전압 출력은 0~10V입니다.
(2) 전자 공기압 조절기: 정확도는 0.25%, 범위는 절대 압력 0.1~1MPa, 제어 전압은 0~10V입니다.
(3) PID 컨트롤러: ADC는 24비트, DAC는 16비트, ADC 범위는 0~10V, DAC 범위는 0~10V입니다.
(4) 다중 채널 데이터 수집기: Agilent 34972A, 5자리 반/6자리 반 자리 획득.
(5) 3방향 파이프 피팅: 압력 용기로 사용되며 압력 센서 및 전자 공기압 조절기에 연결됩니다.
(6) 컴퓨터: PID 컨트롤러 및 데이터 수집기와 통신하고 해당 소프트웨어 프로그램을 설치 및 실행하여 PID 컨트롤러 및 데이터 수집기를 제어, 수집, 표시 및 저장하는 데 사용됩니다.
이전 평가 테스트 및 제어 프로세스 데이터 분석에 따르면 산업용 통합 PID 컨트롤러 장비가 0.1%의 제어 정확도에 도달하려면 다음 기술 지표를 충족해야 한다고 생각합니다.
(1) 외부센서는 0.1% 이상의 초고정밀도를 가져야 한다.
(2) 외부 액츄에이터도 고정밀도가 필요하지만 반드시 0.1%의 초고정밀도가 필요한 것은 아니다.
(3) PID 제어기는 최소한 16비트가 필요하며, 가장 좋은 것은 24비트입니다.
(4) PID 제어기의 부동 소수점 연산은 출력 비율이 0.01% ~ 0.05%의 조정 능력을 갖도록 보장해야 합니다.
(5) PID 제어기의 DAC 비트 수는 최소 14비트에 도달해야 하며 가장 좋은 것은 16비트입니다. 위의 기술 지표 및 테스트 결과 요구 사항에서 볼 수 있듯이 초고정밀 압력 제어에 도달하려면 외부 압력 센서, 공기 전자 비례 압력 조절기 및 PID 컨트롤러가 정확도 요구 사항을 충족해야 한다는 것을 알 수 있습니다. PID 제어기 및 부동 소수점 연산의 제어 출력도 충분한 정밀도를 가져야 합니다. 이를 위해 우리는 16비트 출력 정밀도를 갖춘 PID 컨트롤러를 채택하고 그에 따라 부동 소수점 연산의 정밀도를 향상시켰습니다. 이러한 개선에 대응하여 제어 출력의 최소 비율을 0.1%에서 0.01%로 늘리고, 제어 출력의 비율을 소수점 한 자리에서 소수점 두 자리까지 늘리는 것입니다.
3. 전자공기압조절기의 시험결과
상기 시험장치를 통해 게이지압력 0.1~0.6MPa 범위에서 압력상수 제어 시험을 진행하였다. 압력 설정점은 PID 제어기의 출력 비율과 제어 전압이 일정한 압력 제어에 미치는 영향과 해당 관계를 관찰하기 위해 각각 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 및 0.6MPa입니다. 우리는 다음과 같은 결론을 볼 수 있습니다:
(1) 0.1~0.6MPa의 전체 압력 범위에서 변동률을 0.1% 범위 내에서 제어할 수 있습니다.
(2) 특히 0.3~0.6MPa의 더 높은 압력 범위에서는 변동률을 0.05% 이내에서도 안정적으로 제어할 수 있습니다.
(3) 전체 압력 범위의 제어 과정을 관찰하면, 압력 제어가 안정된 후 컨트롤러의 출력 비율의 변화 범위는 기본적으로 ±0.01%임을 알 수 있습니다. 이는 16비트 DAC의 사용과 부동 소수점 연산 정밀도의 증가가 제어 정밀도 향상에 매우 분명한 영향을 미친다는 것을 보여줍니다.
(4) 0.1~0.2MPa의 낮은 압력 범위에서는 자체 튜닝 PID 매개변수를 사용하여 변동률을 0.1%로 제어할 수 있지만, 제어 매개변수를 더욱 최적화하면 제어 정확도가 더욱 향상될 수 있습니다. 위의 결론을 바탕으로 간단하게 PID 제어기의 파라미터를 최적화하고 0.1~0.2MPa의 낮은 압력 범위에서 정압 제어를 수행했습니다.
0.2MPa 설정점 제어의 변동률은 사실상 0.05%로 감소되는 반면, 0.1MPa 설정점 제어의 변동률은 기본적으로 0.1%로 변경되지 않습니다. 때로는 0.1%를 넘는 경우도 있습니다. 그러나 제어전압 곡선을 관찰하면 설정점 0.1MPa로 정전압 제어하는 과정에서 발생하는 것을 알 수 있다. 제어 전압의 변동률은 기본적으로 0.05% 이내이며, 압력 변동률은 0.1%로 변경됩니다. 이는 주변 온도, 압력 센서 및 전기 비례 밸브 정확도 등 기타 외부 요인의 영향을 받을 수 있습니다. 결국 0.1MPa 압력에서 삼방향 파이프 피팅의 내부 압력은 주변 온도의 영향을 더 쉽게 받고 이 0.1MPa 압력은 압력 센서의 정확도와 전자 공기압 조절기의 열악한 범위보다 높습니다.
4. 결론
위의 솔루션 및 평가 테스트 결과를 통해 이 솔루션이 0.1% 초정밀 압력 제어에 완벽하게 도달할 수 있음이 입증되었습니다. 구체적인 결론은 다음과 같습니다.
(1) 외부 초정밀 압력 센서 및 PID 컨트롤러는 전자 공기압 조절기의 압력 제어 정확도를 효과적으로 향상시킬 수 있으며 0.1% 초정밀 압력 제어에 도달할 수 있습니다.
(2) KAOLU 전자 공기압 조절기의 기술 지수 0.1%에 완전히 도달하며, 특히 0.2MPa 이상의 압력 범위에서 0.05%의 더 높은 제어 정확도에 도달할 수도 있습니다.
(3) 0.1%의 초고정밀도 압력 제어 과정에서 PID 제어기의 측정 정확도, 제어 정확도 및 부동 소수점 작동은 전체 제어 정확도를 결정하는 핵심 기술 지표입니다. 이 문서에서 설명하는 솔루션은 24비트 ADC를 사용합니다. 0.01%의 비트 DAC 출력 비율과 고정밀 부동 소수점 연산은 초고정밀 제어 요구 사항을 완벽하게 충족할 수 있음을 입증합니다.
(4) 본 논문의 솔루션과 실험적 검증을 통해 산업용 0.1% 초고정밀 PID 제어기가 더 낮은 비용으로 완전하게 초고정밀 제어에 도달할 수 있으며, 산업 분야의 다른 매개변수.
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