Hvad er der involveret i at indstille en PID -controller?
Tuning af en proportional-integreret derivativ controller (PID-controller) er en almindelig aktivitet for ingeniører, der er specialiseret i processtyring. I dette tilfælde henviser "tuning" til at ændre parametrene vedrørende controller -proportionalbåndet, integreret handling og afledte handling. Der er flere metoder til beregning af indstillingsparametre for hånd og adskillige softwarepakker, der kan bruges til automatisk at indstille controllere i en kemisk proces. Inden nogen indstilling kan begynde, er det først vigtigt for ingeniøren at undersøge kontrolsløjfen, der er indstillet, og virkningen af kontrolsløjfen på det samlede system.
ydelsen af en automatisk controller kan justeres og ændres ved at ændre controllerens tuningsparametre. Når du indstiller en PID -controller, er der typisk tre indstillinger, der kan ændres: det proportionelle bånd, den integrerede handling og den derivative handling. Disse er repræsenteret af den første, anden og tredje periode i den klassiske PID -algoritme, RESPECtively u = k p e + k i ∫ e dt + k d de/dt .
udtrykket u repræsenterer retursignalet; k p er den proportionale gevinst; e er fejlen eller forskydningen, der repræsenterer forskellen mellem nutidsværdien og controller -sætpunktet; k i er den integrerede gevinst, k d er den derivatforøgelse; og t er tid. Laplace -transformationen af denne ligning kan angives som k p + k i /s + k d s .
Før en PID -controller, en ingeniør, skal først undersøge processen, der skal indstilles for at bestemme, om forkert indstilling forårsager forstyrrelser, eller om der er en anden tildelelig årsag, såsom funktionsfejl eller brudt udstyr. Tuningændringer vil betyde meget lidt, hvis den sande årsag til variabilitet viser sig at være en sticking -kontrolventil, ødelagte instrumenter ellerFejl i kontrolsystemets logik. Først når processen er blevet grundigt undersøgt, og feltinstrumenternes funktionalitet er blevet verificeret, hvis tuning overvejes.
Der er flere metoder, der bruges af kemiske, elektriske og instrumentingeniører til at indstille en PID -controller. Ziegler-Nichols-metoden er et sådant eksempel, der bruger den ultimative gevinst og den ultimative periode for processen til at beregne aggressive tuningsparametre for P-kun, PI-kun og PID-kontrolordninger. Andre kontrolordninger, såsom Tyreus-Luyben-metoden, er formuleret til at reducere systemvingningen. Metoden, der bruges til at indstille en PID -controller, kan dikteres af selve kontrolsløjfens art.
Generelt vil øge forstærkningstiden for en controller gøre controlleren til at fungere mere aggressivt. Mere integreret handling vil hjælpe med at reducere forskydningen mellem den stabile tilstandsværdi og det ønskede sætpunkt, men kan føre til svingninger, hvis der bruges for meget. Det afledte udtryk bruges til at stoppe med at stoppe rapID -bevægelse af controllerens nutidsværdi. Dette er kun heuristik, der giver en generel fornemmelse af effekten af hver af de klassiske tuningparametre.
Mange distribuerede kontrolsystem (DCS) -pakker inkluderer software, der kan bruges til automatisk at indstille kontrolsløjfer. Disse softwarepakker vil ofte indstille processer ved at undersøge tidligere ydeevne eller ved automatisk at udføre de testmetoder, der er beskrevet ved etablerede tuningprocedurer. Som med de fleste procedurer, skal der foretages finjustering og små justeringer af ingeniøren, så den passer til processen, efter at den største indstillingsprocedure er afsluttet.