PID 컨트롤러 튜닝에 관련된 것은 무엇입니까?

비례 적분 파생 컨트롤러 (PID 컨트롤러) 조정은 프로세스 제어를 전문으로하는 엔지니어에게 일반적인 활동입니다. 이 경우 "튜닝"은 컨트롤러 비례 대역, 적분 동작 및 미분 동작과 관련된 파라미터를 변경하는 것을 말합니다. 수동으로 튜닝 매개 변수를 계산하는 몇 가지 방법과 화학 공정에서 컨트롤러를 자동으로 튜닝하는 데 사용할 수있는 수많은 소프트웨어 패키지가 있습니다. 튜닝을 시작하기 전에 엔지니어는 먼저 튜닝 할 컨트롤 루프와 컨트롤 루프가 전체 시스템에 미치는 영향을 조사하는 것이 중요합니다.

컨트롤러의 튜닝 매개 변수를 변경하여 자동 컨트롤러의 성능을 조정하고 변경할 수 있습니다. PID 컨트롤러를 튜닝 할 때 비례 대역, 적분 동작 및 미분 동작의 세 가지 설정을 변경할 수 있습니다. 이들은 고전 PID 알고리즘에서 각각 u = K _P e + K _I ∫ e dt + K _D de / dt로 첫 번째, 두 번째 및 세 번째 항으로 표시됩니다.

용어 u 는 리턴 신호를 나타냅니다. KP 는 비례 게인입니다. e 는 현재 값과 컨트롤러 설정 값의 차이를 나타내는 오류 또는 오프셋 항입니다. K _I 은 적분 이득이고, K _D 는 미분 이득입니다. 그리고 t 는 시간이다. 이 방정식의 라플라스 변환은 K _P + K _I / s + K _D s로 표시 할 수 있습니다.

PID 컨트롤러를 튜닝하기 전에 엔지니어는 먼저 튜닝 할 프로세스를 검사하여 부적절한 튜닝으로 인해 문제가 발생하는지 또는 장비 오작동 또는 고장과 같은 다른 지정 가능한 원인이 있는지 확인해야합니다. 변동의 실제 원인이 고정 제어 밸브, 계측기 고장 또는 제어 시스템 로직 오류 인 것으로 판명되면 튜닝 변경은 거의 의미가 없습니다. 공정을 철저히 검사하고 현장 계측기의 기능이 검증 된 경우에만 튜닝을 고려해야합니다.

화학, 전기 및 계측 엔지니어가 PID 컨트롤러를 튜닝하는 데 사용하는 여러 가지 방법이 있습니다. 지글러-니콜스 (Ziegler-Nichols) 방법은 P-only, PI-only 및 PID 제어 체계에 대한 공격적인 튜닝 매개 변수를 계산하기 위해 프로세스의 궁극적 인 이득과 궁극적 인 기간을 사용하는 그러한 예 중 하나입니다. Tyreus-Luyben 방법과 같은 다른 제어 체계는 시스템 진동을 줄이기 위해 공식화되었습니다. PID 제어기를 조정하는 데 사용되는 방법은 제어 루프 자체의 특성에 따라 결정될 수 있습니다.

일반적으로 컨트롤러의 게인 용어를 늘리면 컨트롤러가보다 적극적으로 작동합니다. 보다 완전한 동작은 정상 상태 값과 원하는 설정 값 사이의 오프셋을 줄이는 데 도움이되지만 너무 많이 사용하면 진동이 발생할 수 있습니다. 미분 용어는 컨트롤러의 현재 값의 빠른 이동을 막는 데 사용됩니다. 이들은 각각의 클래식 튜닝 파라미터의 효과에 대한 일반적인 의미를 제공하는 휴리스틱입니다.

많은 분산 제어 시스템 (DCS) 패키지에는 제어 루프를 자동으로 조정하는 데 사용할 수있는 소프트웨어가 포함되어 있습니다. 이러한 소프트웨어 패키지는 종종 과거 성능을 검사하거나 확립 된 튜닝 절차에 설명 된 테스트 방법을 자동으로 수행하여 프로세스를 튜닝합니다. 대부분의 절차와 마찬가지로 주요 튜닝 절차가 완료된 후 프로세스에 맞게 엔지니어가 미세 조정 및 미세 조정을 수행해야합니다.