Wat is er betrokken bij het afstemmen van een PID -controller?
Het afstemmen van een proportionele-integrale derivatieve controller (PID-controller) is een veel voorkomende activiteit voor ingenieurs die gespecialiseerd zijn in procescontrole. In dit geval verwijst "afstemming" naar het wijzigen van de parameters met betrekking tot de proportionele band van de controller, integrale actie en derivatenactie. Er zijn verschillende methoden voor het met de hand berekenen van afstemmingsparameters en tal van softwarepakketten die kunnen worden gebruikt om controllers automatisch af te stemmen in een chemisch proces. Voordat een afstemming kan beginnen, is het cruciaal voor de ingenieur eerst om de besturingslus te onderzoeken die wordt afgestemd en de impact van de controlelus op het algemene systeem.
De prestaties van een automatische controller kunnen worden aangepast en gewijzigd door de tuningparameters van de controller te wijzigen. Bij het afstemmen van een PID -controller zijn er meestal drie instellingen die kunnen worden gewijzigd: de proportionele band, de integrale actie en de afgeleide actie. Deze worden weergegeven door de eerste, tweede en derde termen in het klassieke PID -algoritme, respectivelus u = k p e + k i ∫ e dt + k d de/dt .
De term u vertegenwoordigt het retoursignaal; k p is de proportionele winst; e is de fout- of offset -term, die het verschil vertegenwoordigt tussen de contante waarde en het controller -setpoint; k i is de integrale versterking, k d is de afgeleide versterking; en t is tijd. De Laplace -transformatie van deze vergelijking kan worden vermeld als k p + k i /s + k d s . .
Voordat een PID -controller wordt afgestemd, moet een ingenieur eerst het proces onderzoeken dat moet worden afgestemd om te bepalen of onjuiste afstemming verstoringen veroorzaakt of dat er een andere toewijsbare oorzaak is, zoals defecte of gebroken apparatuur. Tuningwijzigingen betekenen heel weinig als de werkelijke oorzaak van variabiliteit een ontplekingsklep, gebroken instrumenten of isFouten in de logica van het besturingssysteem. Alleen wanneer het proces grondig is onderzocht en de functionaliteit van de veldinstrumenten is geverifieerd als er afstemming wordt overwogen.
Er zijn meerdere methoden die worden gebruikt door chemische, elektrische en instrumentingenieurs bij het afstemmen van een PID -controller. De Ziegler-Nichols-methode is een voorbeeld dat de ultieme winst en de ultieme periode van het proces gebruikt om agressieve afstemmingsparameters te berekenen voor PI-alleen-pi-en PID-besturingsschema's. Andere controleschema's, zoals de Tyreus-Luyben-methode, zijn geformuleerd om systeemoscillatie te verminderen. De methode die wordt gebruikt voor het afstemmen van een PID -controller kan worden bepaald door de aard van de besturingslus zelf.
In het algemeen zal het verhogen van de versterkingstermijn van een controller de controller agressiever laten handelen. Meer integrale actie zal helpen de offset tussen de stabiele toestandswaarde en het gewenste setpoint te verminderen, maar kan leiden tot oscillaties als te veel wordt gebruikt. De afgeleide term wordt gebruikt om rap te stoppenID -beweging van de huidige waarde van de controller. Dit zijn alleen heuristieken die een algemeen gevoel geven van het effect van elk van de klassieke afstemmingsparameters.
Veel gedistribueerde besturingssysteem (DCS) pakketten bevatten software die kan worden gebruikt om lussen automatisch te afstemmen. Deze softwarepakketten zullen vaak processen afstemmen door de prestaties uit het verleden te onderzoeken of door automatisch de testmethoden uit te voeren die worden beschreven door gevestigde afstemmingsprocedures. Zoals bij de meeste procedures, moeten fijnafstemming en kleine aanpassingen door de ingenieur worden aangebracht om aan het proces te voldoen nadat de belangrijkste afstemmingsprocedure is voltooid.