O que está envolvido em ajustar um controlador PID?

Ajustando um controlador derivado proporcional-integral (controlador PID) é uma atividade comum para engenheiros especializados em controle de processos. Nesse caso, "ajuste" refere -se à alteração dos parâmetros relacionados à banda proporcional do controlador, ação integral e ação derivada. Existem vários métodos para calcular parâmetros de ajuste manualmente e vários pacotes de software que podem ser usados ​​para ajustar automaticamente os controladores em um processo químico. Antes que qualquer ajuste possa começar, é crucial primeiro o engenheiro investigar o loop de controle que está sendo ajustado e o impacto do loop de controle no sistema geral.

O desempenho de um controlador automático pode ser ajustado e alterado alterando os parâmetros de ajuste do controlador. Ao ajustar um controlador PID, normalmente existem três configurações que podem ser alteradas: a banda proporcional, a ação integral e a ação derivada. Estes são representados pelo primeiro, segundo e terceiro termos no algoritmo PID clássico, ResPecTIFICIALMENTE u = k _{p e + k i ∫ e dt + k d de/dt} .

O termo u representa o sinal de retorno; k p é o ganho proporcional; e é o termo de erro ou deslocamento, que representa a diferença entre o valor presente e o ponto de ajuste do controlador; k i é o ganho integral, k d é o ganho derivado; e t é hora. A transformação de Laplace desta equação pode ser declarada como k p + k i /s + k d s .

Antes de ajustar um controlador PID, um engenheiro deve primeiro examinar o processo a ser ajustado para determinar se o ajuste inadequado está causando transtornos ou se há outra causa atribuível, como mau funcionamento ou equipamento quebrado. As mudanças de ajuste significarão muito pouco se a verdadeira causa da variabilidade for considerada uma válvula de controle de aderência, instrumentos quebrados ouerros na lógica do sistema de controle. Somente quando o processo foi examinado minuciosamente e a funcionalidade dos instrumentos de campo foi verificada, deve ser considerada.

Existem vários métodos usados ​​por engenheiros químicos, elétricos e de instrumentos para ajustar um controlador PID. O método Ziegler-Nichols é um exemplo que usa o ganho final e o período final do processo para calcular os parâmetros de ajuste agressivos para esquemas de controle de PID e apenas PID. Outros esquemas de controle, como o método Tyreus-Luyben, são formulados para reduzir a oscilação do sistema. O método usado para ajustar um controlador PID pode ser ditado pela natureza do próprio loop de controle.

Em geral, aumentar o termo de ganho de um controlador fará com que o controlador atue de maneira mais agressiva. A ação mais integral ajudará a reduzir o deslocamento entre o valor estacionário do estado e o ponto de ajuste desejado, mas pode levar a oscilações se for usado demais. O termo derivado é usado para ajudar a parar o rapmovimento de identificação do valor presente do controlador. Essas são apenas heurísticas que fornecem uma sensação geral do efeito de cada um dos parâmetros de ajuste clássicos.

Muitos pacotes do sistema de controle distribuído (DCS) incluem software que pode ser usado para ajustar automaticamente os loops de controle. Esses pacotes de software geralmente ajustam os processos, examinando o desempenho passado ou executando automaticamente os métodos de teste descritos pelos procedimentos de ajuste estabelecidos. Como na maioria dos procedimentos, o ajuste fino e pequenos ajustes devem ser feitos pelo engenheiro para se adequar ao processo após a conclusão do principal procedimento de ajuste.