Što je uključeno u podešavanje PID regulatora?

Ugađanje proporcionalno-integralno-derivativnog regulatora (PID regulatora) uobičajena je aktivnost za inženjere specijalizirane za upravljanje procesima. U ovom slučaju, “podešavanje” se odnosi na promjenu parametara koji se odnose na proporcionalni pojas regulatora, integralno djelovanje i derivacijsko djelovanje. Postoji nekoliko metoda za ručno izračunavanje parametara podešavanja i brojni softverski paketi koji se mogu koristiti za automatsko podešavanje kontrolera u kemijskom procesu. Prije nego što započne bilo kakvo ugađanje, ključno je da inženjer prvo istraži kontrolnu petlju koja se ugađa i utjecaj kontrolne petlje na cjelokupni sustav.

Izvedba automatskog regulatora može se podesiti i promijeniti promjenom parametara podešavanja kontrolera. Prilikom podešavanja PID regulatora, obično postoje tri postavke koje se mogu promijeniti: proporcionalni pojas, integralno djelovanje i derivacijsko djelovanje. Oni su predstavljeni prvim, drugim i trećim pojmovima u klasičnom PID algoritmu, odnosno u = KP e + KI ∫ e dt + KD de/dt.

Pojam u predstavlja povratni signal; KP je proporcionalni dobitak; e je izraz pogreške ili pomaka, koji predstavlja razliku između sadašnje vrijednosti i zadane vrijednosti regulatora; KI je integralni dobitak, KD je derivacijski dobitak; a t je vrijeme. Laplaceova transformacija ove jednadžbe može se izraziti kao KP + KI/s + KDs.

Prije ugađanja PID regulatora, inženjer bi trebao prvo ispitati proces koji treba ugađati kako bi utvrdio uzrokuje li nepravilno ugađanje smetnje ili postoji neki drugi mogući uzrok, kao što je neispravan rad ili pokvarena oprema. Promjene podešavanja će značiti vrlo malo ako se utvrdi da je pravi uzrok varijabilnosti zaglavljeni kontrolni ventil, pokvareni instrumenti ili pogreške u logici upravljačkog sustava. Ugađanje treba razmotriti tek kada je proces temeljito ispitan i funkcionalnost instrumenata na terenu provjerena.

Postoji više metoda koje koriste kemijski, električni i instrumentalni inženjeri u ugađanju PID regulatora. Ziegler-Nicholsova metoda je jedan takav primjer koji koristi krajnji dobitak i krajnje razdoblje procesa za izračunavanje agresivnih parametara ugađanja za P-only, PI-only i PID upravljačke sheme. Druge upravljačke sheme, poput Tyreus-Luybenove metode, formulirane su za smanjenje oscilacija sustava. Metoda koja se koristi za podešavanje PID regulatora može biti diktirana prirodom same regulacijske petlje.

Općenito, povećanje termina pojačanja regulatora natjerat će ga da se ponaša agresivnije. Više integralnog djelovanja pomoći će smanjiti pomak između vrijednosti stabilnog stanja i željene zadane vrijednosti, ali može dovesti do oscilacija ako se previše koristi. Izvedeni izraz koristi se za zaustavljanje brzog kretanja sadašnje vrijednosti regulatora. To su samo heuristike koje pružaju opći osjećaj učinka svakog od klasičnih parametara ugađanja.
Mnogi paketi distribuiranog upravljačkog sustava (DCS) uključuju softver koji se može koristiti za automatsko podešavanje kontrolnih petlji. Ovi softverski paketi često će podešavati procese ispitivanjem prošlih performansi ili automatskim izvođenjem testnih metoda opisanih utvrđenim postupcima ugađanja. Kao i kod većine postupaka, nakon završetka glavnog postupka ugađanja, inženjer mora izvršiti fino ugađanje i male prilagodbe kako bi odgovarao procesu.