U oblasti upravljanja industrijskom automatizacijom, PID regulacione petlje se široko koriste. Međutim, tokom rada često se susrećemo sa različitim tipovima oscilacija, kao što su u-fazne oscilacije, van-izvan-fazne oscilacije i ne-neglatke oscilacije. Ovi problemi ne samo da dovode do nestabilnosti sistema, već mogu ugroziti sigurnost i efikasnost cjelokupnog proizvodnog procesa. Ovaj članak će raspravljati o karakteristikama ove tri vrste oscilacija i odgovarajućim protumjerama za referencu.
I. U-oscilacija u fazi
U -faznoj oscilaciji, varijabla procesa i izlaz kontrolera pokazuju iste tačke porasta, pada i pregiba; dvije krive su slične ili simetrične. Ova vrsta oscilacija je često uzrokovana vanjskim smetnjama ili pretjeranim proporcionalnim pojačanjem.
Rješenje:Pokušajte smanjiti proporcionalno pojačanje za jednu-trećinu i promatrajte da li se oscilacija pogoršava. Ako se oscilacija pogorša, to ukazuje da problem vjerovatno nije zbog nepravilnih postavki PID parametara, već zbog vanjskih smetnji. U tom slučaju preporučuje se vraćanje parametara i identificiranje izvora smetnji za podešavanje. Ako je oscilacija u-fazi i uzrokovana pretjeranim proporcionalnim pojačanjem, smanjenje proporcionalnog pojačanja za jednu-trećinu će često eliminirati oscilaciju.
II. Van-iz-fazne oscilacije
U oscilaciji van{0}}izvan-faze, varijabla procesa i izlaz PID kontrolera pokazuju par vrhova i padova, sa dvije krive koje rastu i padaju u suprotnim fazama. Ova vrsta oscilacije je nesumnjivo uzrokovana prevelikim integralom
Rješenje:Pokušajte postaviti integralno vrijeme na vrijednost koja odgovara periodu oscilovanja. Za samo{1}}izbalansirane sisteme, smanjenje proporcionalnog pojačanja za jednu-trećinu će eliminisati-fazne oscilacije, iako se performanse zatvorene-petlje mogu blago pogoršati. Međutim, za sisteme integratora, smanjenje proporcionalnog pojačanja može rezultirati ozbiljnijim, nižim -frekvencijskim-oscilacijama-faze.
III. Ne-glatka oscilacija
Kod ne-glatkih oscilacija, varijabla procesa i izlaz kontrolera pokazuju kvadratni i pilasti val, respektivno. Ova vrsta oscilacija je često uzrokovana nelinearnošću regulacijskog ventila.
Rješenje:Rješavanje ne-neglatkih oscilacija obično zahtijeva podešavanje kontrolnog ventila, uključujući podmazivanje, otpuštanje brtve, ispravljanje vretena ventila, podešavanje ručnih ventila ili premosnice, podešavanje parametara pozicionera i zamjenu ventila. U takvim slučajevima, podešavanje PID parametara je često uzaludno i može dovesti u sumnju validnost metode podešavanja.
IV. Zaključak i preporuke
Kada se bavimo problemima osciliranja u PID-ovim automatskim upravljačkim petljama, prvo bismo trebali razmotriti smanjenje proporcionalnog pojačanja, jer je ovo poželjna metoda za rješavanje i u-faznih i van-faznih-oscilacija. Za samo{4}}sisteme za balansiranje, PI kontrola je jednostavna, efikasna, robusna i široko primjenjiva; odličan je izbor kada vrhunske performanse nisu prioritet. Za sisteme za samo{6}}uravnoteženje gdje vršne performanse nisu prioritet, PI kontrola je jednostavna, efikasna, robusna i široko primjenjiva. To je i razlog zašto se PI kontrola tako široko koristi u industriji. Konačne performanse PI kontrolera zavise od dostupnih informacija o modelu kontroliranog objekta. Kako bi dalje nadmašili krajnje performanse zatvorene{10}}okruženja, inženjeri često poboljšavaju arhitekturu sistema-na primjer, implementacijom kaskadnog prijenosa naprijed ili čak nadogradnjom opreme. Akademski, istraživači često usavršavaju PID algoritme, kompenzujući hardverska ograničenja boljim algoritmima. Takvi zahtjevi se rijetko susreću u stvarnoj proizvodnji; češće, fokus je na rješavanju oscilacija uzrokovanih nerazumnim parametrima i nedovoljnim odbijanjem smetnji. Široko rasprostranjena upotreba jedne-kontrole na terenu također ukazuje da još uvijek postoji značajan prostor za poboljšanje automatizacije! Bilo da se radi o performansama jedne{16}}petlje, korištenju položaja ventila i fleksibilnosti zadane vrijednosti, ili optimizaciji više{17}}varijabilne koordinacije i ograničenja, podešavanje PID-a je samo dio posla. Da bi se dodatno poboljšala sigurnost i efikasnost, kontrola procesa bi se trebala više fokusirati na ova područja.
U kontroli procesa, precizne modele je teško dobiti, a čisto kašnjenje je uobičajena pojava. To je možda razlog zašto, uprkos stalnoj pojavi novih algoritama, PID ostaje uvijek-popularan u kontroli procesa. PID je, u kombinaciji sa povratnim informacijama, izuzetno moćan! Kada se to prepozna, specifična metoda podešavanja postaje manje važna; razumijevanje granica koje utiču na performanse zatvorene-petlje i mogućnosti PID-a je daleko važnije.