Az ipari automatizálás szabályozása területén a PID szabályozó hurkok széles körben használatosak. Működés közben azonban gyakran találkozunk különféle típusú rezgéssel, mint például a fázison belüli-oszcillációval, a-nem-fázisú rezgéssel és a nem-sima oszcillációval. Ezek a problémák nemcsak a rendszer instabilitásához vezetnek, hanem a teljes gyártási folyamat biztonságát és hatékonyságát is veszélyeztethetik. Ez a cikk e három típusú rezgés jellemzőit és a megfelelő ellenintézkedéseket tárgyalja referenciaként.
I. In-Fázisos oszcilláció
In-fázisú oszcilláció esetén a folyamatváltozó és a vezérlő kimenete azonos emelkedési, süllyedési és inflexiós pontokat mutat; a két görbe hasonló vagy szimmetrikus. Az ilyen típusú oszcillációt gyakran külső zavarok vagy túlzott arányos erősítés okozza.
Megoldás:Próbálja meg csökkenteni az arányos erősítést egy-harmaddal, és figyelje meg, hogy az oszcilláció nem romlik-e. Ha az oszcilláció fokozódik, ez azt jelzi, hogy a probléma valószínűleg nem a nem megfelelő PID-paraméter-beállítások, hanem inkább külső zavarok következménye. Ebben az esetben javasolt a paraméterek visszaállítása és a zavar forrásának azonosítása a hangoláshoz. Ha az oszcilláció fázisban van, és túlzott arányos erősítés okozza, az arányos erősítés egy-harmadával való csökkentése gyakran megszünteti az oszcillációt.
II. Ki-fázis-oszcilláció
A fázison kívüli-oszcillációban a folyamatváltozó és a PID-szabályozó kimenete pár csúcsot és mélyedést mutat, a két görbe ellentétes fázisban emelkedik és csökken. Az ilyen típusú ingadozást kétségtelenül a túlzott integrál okozza
Megoldás:Próbálja meg beállítani az integrálási időt olyan értékre, amely megfelel az oszcillációs periódusnak. Ön-kiegyensúlyozott rendszerek esetén az arányos erősítés egy-harmadával történő csökkentése kiküszöböli a-on-fázisbeli rezgéseket, bár a zárt-hurkú teljesítmény kissé csökkenhet. Integrátor rendszerek esetén azonban az arányos erősítés csökkentése súlyosabb, alacsonyabb-frekvenciájú-ki-fázis-oszcillációkat eredményezhet.
III. Nem-sima oszcilláció
Nem-sima oszcilláció esetén a folyamatváltozó és a vezérlő kimenete négyszöghullámot, illetve fűrészfog-hullámot mutat. Az ilyen típusú oszcillációt gyakran a szabályozószelep nemlinearitása okozza.
Megoldás:A nem -sima rezgések megoldásához általában szükség van a vezérlőszelep beállítására, beleértve a kenést, a tömítés meglazítását, a szelepszár kiegyenesítését, a kézi szelepek vagy a bypass beállítását, a pozicionáló paramétereinek beállítását és a szelep cseréjét. Ilyen esetekben a PID paraméterek hangolása gyakran hiábavaló, és kétségbe vonhatja a hangolási módszer érvényességét.
IV. Következtetések és ajánlások
Amikor az oszcillációval kapcsolatos problémákat kezeljük a PID automatikus vezérlőhurokban, először az arányos erősítés csökkentését kell megfontolnunk, mivel ez az előnyben részesített módszer a fázison belüli és a fázison kívüli-oszcillációk-feloldására. Az ön-kiegyensúlyozó rendszerek esetében a PI-szabályozás egyszerű, hatékony, robusztus és széles körben alkalmazható; kiváló választás, ha a csúcsteljesítmény nem elsődleges. Az olyan önkiegyenlítő rendszereknél, ahol a csúcsteljesítmény nem elsődleges, a PI-szabályozás egyszerű, hatékony, robusztus és széles körben alkalmazható. Ez az oka annak is, hogy a PI szabályozást olyan széles körben használják az iparban. A PI-vezérlő végső teljesítménye a vezérelt objektum elérhető modellinformációitól függ. A végső zárt hurkú{10}teljesítmény további túllépése érdekében a mérnökök gyakran javítják a rendszerarchitektúrát{11}}például lépcsőzetes előrecsatolással vagy akár berendezések frissítésével. Tudományos szempontból a kutatók gyakran finomítják a PID-algoritmusokat, jobb algoritmusokkal kompenzálva a hardveres korlátokat. Ilyen követelmények ritkán fordulnak elő a tényleges gyártás során; gyakrabban az ésszerűtlen paraméterek és az elégtelen zavarelutasítás okozta oszcillációk kezelése áll a középpontban. Az egyhurkos vezérlés terepen történő széles körben elterjedt alkalmazása azt is jelzi, hogy az automatizálásban még mindig van hova fejlődni! Legyen szó egy-hurkos teljesítményről, a szelephelyzet és alapjel-rugalmasság kihasználásáról, vagy a több-változós koordináció és kényszerek optimalizálásáról, a PID-hangolás csak egy része a munkának. A biztonság és a hatékonyság további növelése érdekében a folyamatirányításnak jobban ezekre a területekre kell összpontosítania.
A folyamatirányításban nehéz pontos modelleket szerezni, és a tiszta lag is gyakori jelenség. Ez lehet az oka annak, hogy az új algoritmusok folyamatos megjelenése ellenére a PID továbbra is{1}}népszerű a folyamatvezérlésben. A PID, ha visszacsatolással kombináljuk, kivételesen erős! Ennek felismerése után az adott hangolási módszer kevésbé fontos; sokkal fontosabb a zárt hurkú teljesítményt és a PID képességeit befolyásoló határok megértése.