Cosa è coinvolto nella messa a punto di un controller PID?
La messa a punto di un controller proporzionale-integrale-derivato (controller PID) è un'attività comune per gli ingegneri specializzati nel controllo del processo.In questo caso, la messa a punto si riferisce alla modifica dei parametri relativi alla banda proporzionale controller, all'azione integrale e all'azione derivata.Esistono diversi metodi per il calcolo dei parametri di ottimizzazione a mano e numerosi pacchetti software che possono essere utilizzati per sintonizzare automaticamente i controller in un processo chimico.Prima che possa iniziare qualsiasi accordatura, è fondamentale per l'ingegnere prima di studiare il ciclo di controllo in sintonia e l'impatto del ciclo di controllo sul sistema complessivo.
Le prestazioni di un controller automatico possono essere regolate e modificate modificando la messa a punto dei controllerparametri.Quando si ottiene un controller PID, in genere ci sono tre impostazioni che possono essere modificate: la banda proporzionale, l'azione integrale e l'azione derivata.Questi sono rappresentati dal primo, secondo e terzo condizione nel classico algoritmo PID, rispettivamente U ' K P E + K I INT;e dt + k d de/dt .
Il termine u rappresenta il segnale di ritorno; K P è il guadagno proporzionale; e è l'errore o il termine di offset, che rappresenta la differenza tra il valore attuale e il setpoint del controller; k i è il guadagno integrale, k d è il guadagno derivato;e t è tempo.La trasformata di Laplace di questa equazione può essere dichiarata come K P + K I /S + K D S .
Prima di sintonizzare un controller PID, un ingegnere dovrebbe prima esaminare il processo da sintonizzare per determinareSe una messa a punto improprio sta causando sconvolgimenti o se esiste un'altra causa assegnabile, come apparecchiature malfunzionanti o rotte.Le modifiche alla messa a punto significheranno molto poco se la vera causa di variabilità è risultata essere una valvola di controllo attaccata, strumenti rotti o errori nella logica del sistema di controllo.Solo quando il processo è stato esaminato accuratamente e la funzionalità degli strumenti sul campo è stata verificata dovrebbe essere considerata la messa a punto.
Esistono più metodi utilizzati dagli ingegneri chimici, elettrici e di strumento nella messa a punto di un controller PID.Il metodo Ziegler-Nichols è un esempio che utilizza il massimo guadagno e il periodo finale del processo per calcolare i parametri di sintonizzazione aggressivi per schemi di controllo solo p, solo e PID.Altri schemi di controllo, come il metodo Tyreus-Luyben, sono formulati per ridurre l'oscillazione del sistema.Il metodo utilizzato per sintonizzare un controller PID può essere dettato dalla natura del ciclo di controllo stesso.
In generale, aumentando il periodo di guadagno di un controller renderà il controller agire in modo più aggressivo.Un'azione più integrale contribuirà a ridurre l'offset tra il valore dello stato stazionario e il setpoint desiderato, ma può portare a oscillazioni se viene utilizzato troppo.Il termine derivato viene utilizzato per fermare il movimento rapido del valore attuale dei controller.Queste sono solo euristiche che forniscono un senso generale dell'effetto di ciascuno dei parametri di messa a punto classici.
Molti pacchetti DCS (Distributed Control System) includono software che può essere utilizzato per sintonizzare automaticamente i loop di controllo.Questi pacchetti software spesso metteranno in ottieni i processi esaminando le prestazioni passate o eseguendo automaticamente i metodi di prova descritti dalle procedure di sintonizzazione stabilite.Come per la maggior parte delle procedure, l'ingegnere è necessario effettuare piccole regolazioni e piccole regolazioni per adattarsi al processo dopo che la procedura di sintonizzazione principale è stata completata.