Kaj je vključeno v nastavitev PID krmilnika?

Uglaševanje proporcionalno-integralno-izpeljanega krmilnika (PID krmilnik) je običajna dejavnost za inženirje, specializirane za nadzor procesov. V tem primeru se »uglaševanje« nanaša na spreminjanje parametrov, ki se nanašajo na proporcionalni pas krmilnika, integralno delovanje in izpeljanko. Obstaja več metod za ročno izračun parametrov uglaševanja in številni programski paketi, ki jih je mogoče uporabiti za samodejno nastavitev krmilnikov v kemičnem procesu. Preden se lahko začne kakršno koli uglaševanje, je ključnega pomena, da inženir najprej razišče uglašeno krmilno zanko in vpliv krmilne zanke na celoten sistem.

Učinkovitost samodejnega krmilnika je mogoče prilagoditi in spremeniti s spreminjanjem parametrov nastavitve krmilnika. Pri nastavljanju PID krmilnika so običajno tri nastavitve, ki jih je mogoče spremeniti: proporcionalni pas, integralno delovanje in izpeljanko. Ti so v klasičnem algoritmu PID predstavljeni s prvim, drugim in tretjim členom, oziroma u = KP e + KI ∫ e dt + KD de/dt.

Izraz u predstavlja povratni signal; KP je sorazmerni dobiček; e je izraz napake ali odmika, ki predstavlja razliko med sedanjo vrednostjo in nastavljeno vrednostjo krmilnika; KI je integralni dobiček, KD je izpeljan dobiček; in čas je. Laplaceovo transformacijo te enačbe lahko izrazimo kot KP + KI/s + KDs.

Pred nastavljanjem PID krmilnika mora inženir najprej preučiti postopek, ki ga je treba nastaviti, da ugotovi, ali neustrezna nastavitev povzroča motnje ali obstaja drug vzrok, ki ga je mogoče pripisati, kot je okvarjeno delovanje ali pokvarjena oprema. Spremembe uglaševanja bodo pomenile zelo malo, če se ugotovi, da je pravi vzrok variabilnosti zataknjen krmilni ventil, pokvarjeni instrumenti ali napake v logiki krmilnega sistema. O uglaševanju je treba razmisliti šele, ko je bil postopek temeljito preučen in funkcionalnost terenskih instrumentov preverjena.

Obstaja več metod, ki jih uporabljajo kemijski, električni in instrumentalni inženirji pri uglaševanju PID krmilnika. Metoda Ziegler-Nichols je en tak primer, ki uporablja končni dobiček in končno obdobje procesa za izračun agresivnih parametrov uglaševanja za P-only, PI-only in PID krmilne sheme. Druge krmilne sheme, kot je metoda Tyreus-Luyben, so oblikovane za zmanjšanje nihanja sistema. Metodo, ki se uporablja za nastavitev PID regulatorja, lahko narekuje narava same krmilne zanke.

Na splošno bo povečanje ojačevanja krmilnika povzročilo, da bo krmilnik deloval bolj agresivno. Bolj celovito delovanje bo pomagalo zmanjšati odmik med vrednostjo stabilnega stanja in želeno nastavljeno točko, vendar lahko povzroči nihanja, če se uporablja preveč. Izvedeni izraz se uporablja za pomoč pri zaustavitvi hitrega premika sedanje vrednosti krmilnika. To so le hevristike, ki zagotavljajo splošen občutek učinka vsakega od klasičnih parametrov uglaševanja.
Številni paketi porazdeljenih krmilnih sistemov (DCS) vključujejo programsko opremo, ki se lahko uporablja za samodejno prilagajanje krmilnih zank. Ti programski paketi pogosto prilagajajo procese s pregledovanjem pretekle učinkovitosti ali s samodejnim izvajanjem testnih metod, opisanih z uveljavljenimi postopki uglaševanja. Kot pri večini postopkov mora inženir opraviti fino nastavitev in majhne prilagoditve, da ustrezajo procesu, potem ko je bil glavni postopek nastavitve končan.