Qu'est-ce qui est impliqué dans le réglage d'un contrôleur PID?
Le réglage d'un contrôleur proportionnel-intégral-dérivé (contrôleur PID) est une activité courante pour les ingénieurs spécialisés dans le contrôle de processus. Dans ce cas, "accord" fait référence à la modification des paramètres relatifs à la bande proportionnelle du contrôleur, à l'action intégrale et à l'action dérivée. Il existe plusieurs méthodes de calcul manuel des paramètres de réglage et de nombreux logiciels permettant d’ajuster automatiquement les contrôleurs dans un processus chimique. Avant de commencer tout réglage, il est primordial que l’ingénieur étudie d’abord la boucle de contrôle en cours de réglage et l’impact de cette dernière sur l’ensemble du système.
Les performances d'un automate peuvent être ajustées et modifiées en modifiant les paramètres de réglage de l'automate. Lors du réglage d'un contrôleur PID, il est généralement possible de modifier trois paramètres: la bande proportionnelle, l'action intégrale et l'action dérivée. Ceux-ci sont représentés par les premier, deuxième et troisième termes dans l'algorithme PID classique, respectivement u = KPe + KIeDt + KDde / dt .
Le terme u représente le signal de retour; K P est le gain proportionnel; e est le terme d'erreur ou de décalage, qui représente la différence entre la valeur actuelle et le point de consigne du contrôleur; K I est le gain intégral, K D est le gain dérivé; et t est le temps. La transformation de Laplace de cette équation peut être définie comme K P + K I / s + K D s .
Avant de régler un contrôleur PID, un ingénieur doit d'abord examiner le processus à régler pour déterminer si un réglage incorrect cause des perturbations ou s'il existe une autre cause assignable, telle qu'un équipement défectueux ou en panne. Le réglage des modifications n'aura que très peu d'importance si la véritable cause de la variabilité est une vanne de régulation bloquée, des instruments cassés ou des erreurs de logique du système de commande. Le réglage ne doit être envisagé que lorsque le processus a été minutieusement examiné et que les fonctionnalités des instruments de terrain ont été vérifiées.
Les ingénieurs en chimie, électricité et instrumentation utilisent de nombreuses méthodes pour régler un contrôleur PID. La méthode de Ziegler-Nichols est un exemple qui utilise le gain ultime et la période ultime du processus pour calculer des paramètres de réglage agressifs pour les schémas de contrôle P uniquement, PI uniquement et PID. D'autres systèmes de contrôle, tels que la méthode Tyreus-Luyben, sont formulés pour réduire l'oscillation du système. La méthode utilisée pour accorder un contrôleur PID peut être dictée par la nature même de la boucle de régulation.
En général, augmenter le délai de gain d'un contrôleur incitera le contrôleur à agir de manière plus agressive. Une action plus intégrale aidera à réduire le décalage entre la valeur d'état stable et le point de consigne souhaité, mais peut entraîner des oscillations si vous en utilisez trop. Le terme dérivé est utilisé pour aider à arrêter le mouvement rapide de la valeur actuelle du contrôleur. Ce ne sont que des heuristiques qui donnent une idée générale de l'effet de chacun des paramètres de réglage classiques.
De nombreux packages de système de contrôle distribué (DCS) incluent un logiciel qui peut être utilisé pour ajuster automatiquement les boucles de contrôle. Ces progiciels règlent souvent les processus en examinant les performances passées ou en appliquant automatiquement les méthodes de test décrites dans les procédures de réglage établies. Comme pour la plupart des procédures, l’ingénieur doit procéder à des ajustements de précision et de petits ajustements afin de s’adapter au processus une fois la procédure d’ajustement majeure terminée.