Co wiąże się z dostrojeniem kontrolera PID?

Strojenie proporcjonalnie-integralnego kontrolera pochodzącego (kontroler PID) jest wspólnym działaniem dla inżynierów specjalizujących się w kontroli procesu. W tym przypadku „strojenie” odnosi się do zmiany parametrów związanych z proporcjonalnym pasmem kontrolera, działania integralnym i działaniem pochodnym. Istnieje kilka metod obliczania parametrów strojenia ręcznie i licznych pakietów oprogramowania, które można wykorzystać do automatycznego dostrojenia kontrolerów w procesie chemicznym. Zanim zacznie się jakakolwiek strojenie, najpierw inżynier kluczowe jest zbadanie dostrojonej pętli sterowania i wpływu pętli sterowania na ogólny system.

Wydajność automatycznego kontrolera można dostosować i zmienić, zmieniając parametry strojenia sterownika. Podczas strojenia kontrolera PID zwykle istnieją trzy ustawienia, które można zmienić: pasmo proporcjonalne, działanie całkowskie i działanie pochodne. Są one reprezentowane przez pierwszy, drugi i trzeci termin w klasycznym algorytmie PID, odpowiednioTively u = k p e + k _{i ∫ e dt + k d de/dt} .

Termin u reprezentuje sygnał powrotny; K _p jest wzmocnieniem proporcjonalnym; E jest błędem lub terminem przesunięcia, który reprezentuje różnicę między wartością bieżącą a punktem ustalonym kontrolera; K _i jest wzmocnieniem całkowym, K _d jest wzmocnieniem pochodnym; i t to czas. Transforma Laplace'a tego równania można określić jako k _{p + k i /s + k d s} .

Przed strojeniem kontrolera PID inżynier powinien najpierw zbadać proces, który ma zostać dostrojony w celu ustalenia, czy niewłaściwe strojenie powoduje zderzenia lub czy istnieje inna przyczyna, taka jak nieprawidłowe działanie lub uszkodzony sprzęt. Zmiany strojenia będą bardzo mało oznaczają, jeśli prawdziwą przyczyną zmienności jest zawór kontrolny, zepsuty instrumenty lubbłędy w logice systemu sterowania. Tylko wtedy, gdy proces został dokładnie zbadany, a funkcjonalność instrumentów terenowych została zweryfikowana

Istnieje wiele metod stosowanych przez inżynierów chemicznych, elektrycznych i instrumentów w dostrajaniu kontrolera PID. Metoda Ziegler-Nichols jest jednym z takich przykładów, który wykorzystuje ostateczny wzmocnienie i ostateczny okres procesu do obliczania agresywnych parametrów strojenia dla schematów kontroli PI-PID i PID. Inne schematy sterowania, takie jak metoda Tyreus-Luyben, są sformułowane w celu zmniejszenia oscylacji systemu. Metodę zastosowaną do strojenia kontrolera PID może być podyktowana naturą samej pętli kontrolnej.

Ogólnie

Zasadniczo zwiększenie terminu wzmocnienia kontrolera sprawi, że kontroler działał bardziej agresywnie. Bardziej integralne działanie pomoże zmniejszyć przesunięcie między wartością stanu ustalonego a pożądanym punktem zadelektywnym, ale może prowadzić do oscylacji, jeśli zostanie użyte zbyt wiele. Termin pochodnej służy do powstrzymania rapuId Ruch wartości bieżącej kontrolera. Są to tylko heurystyka, które zapewniają ogólne poczucie efektu każdego z klasycznych parametrów strojenia.

Wiele pakietów rozproszonych systemów sterowania (DCS) obejmuje oprogramowanie, które można użyć do automatycznego dostrojenia pętli sterowania. Te pakiety oprogramowania często dostosowują procesy, badając wcześniejsze wydajność lub automatycznie wykonując metody testowe opisane przez ustalone procedury strojenia. Podobnie jak w przypadku większości procedur, inżynier musi dokonać drobnych dostrojenia i niewielkie regulacje, aby dopasować się do procesu po zakończeniu głównej procedury dostrajania.