Inom området för industriell automationskontroll används PID-kontrollslingor i stor utsträckning. Men under drift stöter vi ofta på olika typer av svängningar, till exempel i-fasvängning, ut-ur-fasvängning och icke-jämn oscillation. Dessa problem leder inte bara till systeminstabilitet utan kan också äventyra säkerheten och effektiviteten i hela produktionsprocessen. Den här artikeln kommer att diskutera egenskaperna hos dessa tre typer av oscillation och motsvarande motåtgärder för referens.
I. I-fasvängning
Vid i-fasoscillation uppvisar processvariabeln och styrenhetens utsignal samma stig-, fall- och inflexionspunkter; de två kurvorna är likartade eller symmetriska. Denna typ av oscillation orsakas ofta av externa störningar eller överdriven proportionell förstärkning.
Lösning:Försök att minska den proportionella förstärkningen med en-tredjedel och observera om oscillationen förvärras. Om oscillationen förvärras, indikerar detta att problemet sannolikt inte beror på felaktiga PID-parameterinställningar, utan snarare på externa störningar. I det här fallet rekommenderas det att återställa parametrarna och identifiera källan till störningen för inställning. Om oscillationen är i-fas och orsakas av överdriven proportionell förstärkning, kommer en minskning av den proportionella förstärkningen med en-tredjedel ofta att eliminera oscillationen.
II. Ut-ur-fassvängning
I ut-av-fasvängning uppvisar processvariabeln och PID-regulatorns utsignal ett par toppar och dalar, där de två kurvorna stiger och faller i motsatta faser. Denna typ av oscillation orsakas utan tvekan av överdriven integral
Lösning:Försök att ställa in integraltiden till ett värde som matchar oscillationsperioden. För själv-balanserade system kommer en minskning av den proportionella förstärkningen med en-tredjedel att eliminera ut-ur-fasvängningar, även om prestandan med sluten-slinga kan försämras något. Men för integratorsystem kan en minskning av den proportionella förstärkningen resultera i allvarligare, lägre-frekvens ut-ur-fasvängningar.
III. Icke-jämn oscillation
I icke-jämn oscillation uppvisar processvariabeln och styrenhetens utsignal en fyrkantsvåg respektive en sågtandsvåg. Denna typ av oscillation orsakas ofta av olinjäriteten hos reglerventilen.
Lösning:För att lösa o-jämna svängningar krävs vanligtvis justering av styrventilen, inklusive smörjning, lossning av packningen, rätning av ventilskaftet, justering av manuella ventiler eller bypass, justering av lägesställarens parametrar och byte av ventilen. I sådana fall är inställning av PID-parametrarna ofta meningslös och kan skapa tvivel om inställningsmetodens giltighet.
IV. Slutsats och rekommendationer
När vi tar itu med oscillationsproblem i PID-automatiska styrslingor bör vi först överväga att minska den proportionella förstärkningen, eftersom detta är den föredragna metoden för att lösa både i-fas och ut{1}}fassvängningar. För självbalanserande system är PI-kontroll enkel, effektiv, robust och allmänt användbar; det är ett utmärkt val när toppprestanda inte är en prioritet. För självbalanserande system där toppprestanda inte är en prioritet är PI-kontroll enkel, effektiv, robust och allmänt användbar. Det är också därför som PI-kontroll används så flitigt inom industrin. Den ultimata prestandan hos en PI-regulator beror på tillgänglig modellinformation för det kontrollerade objektet. För att ytterligare överträffa den ultimata slutna{10}slingprestandan förbättrar ingenjörer ofta systemarkitekturen-till exempel genom att implementera kaskadkopplad feedforward eller till och med uppgradera utrustning. Akademiskt förfinar forskare ofta PID-algoritmer och kompenserar för hårdvarubegränsningar med bättre algoritmer. Sådana krav möter sällan i den faktiska produktionen; oftare ligger fokus på att ta itu med svängningar orsakade av orimliga parametrar och otillräcklig avvisning av störningar. Den utbredda användningen av enkel-slingstyrning på fältet indikerar också att det fortfarande finns betydande utrymme för förbättringar inom automatisering! Oavsett om det gäller prestanda för enstaka-slingor, utnyttjande av ventilposition och börvärdesflexibilitet eller optimering av koordination och begränsningar med flera{17}}variabler, är PID-inställning bara en del av arbetet. För att ytterligare förbättra säkerheten och effektiviteten bör processtyrningen fokusera mer på dessa områden.
Inom processtyrning är exakta modeller svåra att få fram, och ren fördröjning är ett vanligt fenomen. Det kan vara anledningen till att PID, trots den ständiga uppkomsten av nya algoritmer, förblir ständigt-populärt inom processkontroll. PID, i kombination med feedback, är exceptionellt kraftfullt! När detta väl är känt blir den specifika stämningsmetoden mindre viktig; Det är mycket viktigare att förstå gränserna som påverkar prestandan med sluten-loop och PID:s möjligheter.