Innen industriell automatiseringskontroll er PID-kontrollsløyfer mye brukt. Under drift støter vi imidlertid ofte på ulike typer svingninger, for eksempel i-faseoscillasjon, ut-av-faseoscillasjon og ikke-jevn oscillasjon. Disse problemene fører ikke bare til systemustabilitet, men kan også kompromittere sikkerheten og effektiviteten til hele produksjonsprosessen. Denne artikkelen vil diskutere egenskapene til disse tre oscillasjonstypene og de tilsvarende mottiltakene for referanse.
I. I-faseoscillasjon
I-faseoscillasjon viser prosessvariabelen og kontrollerutgangen de samme stignings-, fall- og infleksjonspunktene; de to kurvene er like eller symmetriske. Denne typen oscillasjon er ofte forårsaket av eksterne forstyrrelser eller overdreven proporsjonal forsterkning.
Løsning:Prøv å redusere den proporsjonale forsterkningen med en-tredjedel og se om svingningen forverres. Hvis oscillasjonen forverres, indikerer dette at problemet sannsynligvis ikke skyldes feil PID-parameterinnstillinger, men snarere eksterne forstyrrelser. I dette tilfellet anbefales det å gjenopprette parametrene og identifisere kilden til forstyrrelsen for tuning. Hvis oscillasjonen er i-fase og forårsaket av overdreven proporsjonal forsterkning, vil reduksjon av proporsjonal forsterkning med en-tredel ofte eliminere oscillasjonen.
II. Ute-av-faseoscillasjon
I ut-av-faseoscillasjon viser prosessvariabelen og PID-kontrollerens utgang et par topper og bunner, med de to kurvene som stiger og faller i motsatte faser. Denne typen oscillasjon er utvilsomt forårsaket av overdreven integral
Løsning:Prøv å sette integraltiden til en verdi som samsvarer med oscillasjonsperioden. For selv-balanserte systemer vil reduksjon av proporsjonal forsterkning med en-tredjedel eliminere ut-av-faseoscillasjoner, selv om ytelsen med lukket-sløyfe kan bli noe redusert. For integratorsystemer kan imidlertid reduksjon av proporsjonal forsterkning resultere i mer alvorlige, lavere-frekvens ut-av-faseoscillasjoner.
III. Ikke-jevn oscillasjon
Ved ikke-jevn svingning viser prosessvariabelen og kontrollerutgangen henholdsvis en firkantbølge og en sagtannbølge. Denne typen oscillasjon er ofte forårsaket av ulineariteten til kontrollventilen.
Løsning:Å løse ikke-glatte svingninger krever vanligvis justering av kontrollventilen, inkludert smøring, løsne pakningen, retting av ventilstammen, justering av manuelle ventiler eller bypass, justering av posisjoneringsparametere og utskifting av ventilen. I slike tilfeller er innstilling av PID-parametrene ofte nytteløst og kan reise tvil om gyldigheten av innstillingsmetoden.
IV. Konklusjon og anbefalinger
Når vi adresserer oscillasjonsproblemer i automatiske PID-kontrollsløyfer, bør vi først vurdere å redusere proporsjonal forsterkning, siden dette er den foretrukne metoden for å løse både i-fase og ut{1}}faseoscillasjoner. For selvbalanserende-systemer er PI-kontroll enkel, effektiv, robust og allment anvendelig. det er et utmerket valg når topp ytelse ikke er en prioritet. For selvbalanserende systemer der toppytelse ikke er en prioritet, er PI-kontroll enkel, effektiv, robust og allment anvendelig. Dette er også grunnen til at PI-kontroll er så mye brukt i industrien. Den ultimate ytelsen til en PI-kontroller er avhengig av tilgjengelig modellinformasjon for det kontrollerte objektet. For ytterligere å overgå den ultimate -lukkede sløyfeytelsen, forbedrer ingeniører ofte systemarkitekturen-for eksempel ved å implementere kaskadet feedforward eller til og med oppgradere utstyr. Akademisk avgrenser forskere ofte PID-algoritmer, og kompenserer for maskinvarebegrensninger med bedre algoritmer. Slike krav møter man sjelden i faktisk produksjon; oftere er fokuset på å adressere svingninger forårsaket av urimelige parametere og utilstrekkelig avvisning av forstyrrelser. Den utbredte bruken av enkelt-sløyfekontroll i feltet indikerer også at det fortsatt er betydelig rom for forbedring innen automatisering! Enten det gjelder enkelt-sløyfeytelse, utnyttelse av ventilposisjon og settpunktfleksibilitet, eller optimalisering av multi-variabel koordinering og begrensninger, er PID-innstilling bare en del av arbeidet. For ytterligere å øke sikkerheten og effektiviteten bør prosesskontroll fokusere mer på disse områdene.
I prosesskontroll er presise modeller vanskelig å få tak i, og ren etterslep er et vanlig fenomen. Dette kan være grunnen til, til tross for den stadige fremveksten av nye algoritmer, PID forblir alltid-populær innen prosesskontroll. PID, kombinert med tilbakemelding, er usedvanlig kraftig! Når dette er gjenkjent, blir den spesifikke innstillingsmetoden mindre viktig; Det er langt mer avgjørende å forstå grensene som påvirker ytelsen med lukket-sløyfe og egenskapene til PID.