Tài liệu điều khiển trình bày một số kỹ thuật điều chỉnh, cả vận hành quy trình ở chế độ thủ công (vòng hở – open loop) và tự động (vòng kín-close loop). Nó nằm ngoài phạm vi của bài viết này để trình bày những kỹ thuật này. Phần lớn các bộ điều khiển PID công nghiệp có tính năng “Tự động điều chỉnh – Auto tune”, trong đó bộ điều khiển áp dụng thử nghiệm cho quy trình và thu được bộ tham số PID ( Pb , Ir và Dt ).
Đối với hầu hết các quy trình, tính toán này là đủ. Trong nhiều trường hợp, cần thực hiện điều chỉnh thủ công để đạt được hiệu suất điều khiển thỏa đáng hơn (ít vọt lố hơn, ổn định nhanh hơn, v.v.).
Để thực hiện việc điều chỉnh này theo cách thủ công, điều cần thiết là phải hiểu các nguyên tắc hoạt động được giải thích ở đây. Sau đây là các hướng dẫn để tối ưu hóa hiệu suất của bộ điều khiển PID theo cách thủ công.
Xem Nhanh Nội Dung
1. Ý Nghĩa tham số P, I, D
Trong nhiều trường hợp, cần phải thực hiện điều chỉnh PID sau khi đã hoàn thành Auto Tune. Việc điều chỉnh này là thủ công và phải được thực hiện bằng cách thử và sai, áp dụng thay đổi đối với các tham số PID và kiểm tra hiệu suất của quy trình cho đến khi đạt được hiệu suất mong muốn. Điều này đòi hỏi kiến thức về ảnh hưởng của từng tham số PID đối với hiệu suất điều khiển và kinh nghiệm với các quy trình khác nhau.
Các định nghĩa về hiệu suất kiểm soát tốt cũng khá đa dạng. Nhiều lần, người dùng mong đợi từ hệ thống của mình một phản hồi mà nó không thể đạt được, bất kể bộ điều khiển được sử dụng. Người vận hành thường phàn nàn rằng nhiệt độ lò mất quá nhiều thời gian để tăng nhưng bộ điều khiển luôn ở mức 100 % MV, tức là không thể làm gì khác để tăng tốc.
Đôi khi người điều khiển cũng muốn tốc độ nhưng không muốn vượt quá, thường là những mong muốn trái ngược nhau.
Khi đánh giá hiệu suất của bộ điều khiển, điều quan trọng là phải phân tích hành vi của PV và MV và xác minh rằng bộ điều khiển đang hoạt động trên MV vào những thời điểm thích hợp. Hãy đặt mình vào vị trí của người điều khiển và tưởng tượng bạn sẽ làm gì với MV và so sánh nó với hành động do bộ điều khiển thực hiện. Khi có kinh nghiệm, loại phán đoán này trở nên rất hiệu quả.
Bảng 2 dưới đây tóm tắt tác động của từng tham số đối với hiệu suất của quy trình:
| Tham số | TĂNG Pb, thì Quá trình… | Giảm Pb, thì Quá trình… |
| Pb | Nó trở nên chậm hơn. Nó thường trở nên ổn định hơn hoặc ít dao động hơn. Nó có ít vượt quá. | Nó trở nên nhanh hơn. Nó trở nên không ổn định hơn hoặc dao động nhiều hơn. Nó có nhiều vượt quá. |
| Ir | Nó trở nên nhanh hơn, nhanh chóng đạt đến Điểm đặt. Nó trở nên không ổn định hơn hoặc dao động nhiều hơn. Nó có nhiều vượt quá. | Nó trở nên chậm hơn, mất nhiều thời gian hơn để đạt đến Điểm đặt. Nó trở nên ổn định hơn hoặc dao động hơn. Nó có ít vượt quá. |
| Dt | Nó trở nên chậm hơn. Nó có ít vượt quá. | Nó trở nên nhanh hơn. Nó có nhiều vượt quá. |
2. Sửa PID thủ công
Bảng 3 dưới đây trình bày các đề xuất thay đổi các tham số PID dựa trên hành vi của quy trình để cải thiện nó:
| Quan sát quy trình, nhận thấy … | THỬ TỪNG TÙY CHỌN: |
| Nó gần như tốt nhưng độ vọt lố hơi cao. | Tăng Pb thêm 20 %. Giảm Ir 20 %. Tăng Dt thêm 50 %. |
| Nó gần như tốt nhưng không có độ vọt lố và phải mất một lúc để đạt đến Điểm đặt. | Giảm Pb 20 %. Tăng Ir thêm 20 %. Giảm Dt 50 %. |
| Điều đó là tốt, nhưng MV luôn thay đổi trong khoảng từ 0% đến 100% hoặc thay đổi quá nhiều. | Giảm Dt 50 %. Tăng Pb thêm 20 %. |
| Điều đó thật tồi tệ. Sau khi khởi động, thoáng qua có một số giai đoạn dao động, dao động giảm rất chậm hoặc hoàn toàn không. | Tăng Pb lên 50 %. |
| Điều đó thật tồi tệ. Sau khi khởi động, nó di chuyển chậm về Điểm đặt mà không vượt quá. Nó vẫn còn xa so với Setpoint và MV đã thấp hơn 100%. | Giảm Pb 50 %. Tăng Ir 50 %. Giảm Dt 70 %. |
Hình 4 cho thấy hoạt động của PV trong quá trình Tự động điều chỉnh của một quy trình phải dao động 2,5 chu kỳ để có được các phép đo cần thiết để tính toán các tham số PID:
3. Tự điều chỉnh trong Bộ điều khiển NOVUS
Bộ điều khiển NOVUS tiên tiến nhất có các chức năng Tự điều chỉnh thích ứng (Auto Adaptive PID) bên cạnh tính năng Tự động điều chỉnh (Auto Tuning PID). Khi được người dùng kích hoạt, chức năng Tự điều chỉnh thích ứng liên tục theo dõi hiệu suất của vòng điều khiển PID và thực hiện điều chỉnh mới đối với các tham số Pb , Ir và Dt bất cứ khi nào hiệu suất xấu đi so với các quan sát trước đó.
Kỹ thuật Điều chỉnh Tự Thích ứng của bộ điều khiển NOVUS được giải thích bên dưới.
4. Cách tự điều chỉnh hoạt động
Tự điều chỉnh thích ứng là một chức năng của bộ điều khiển có thể được bật hoặc tắt bởi người dùng. Khi chức năng này được kích hoạt và đã được thực hiện ít nhất một lần, bộ điều khiển sẽ liên tục theo dõi độ ổn định của PV và MV bằng cách tính toán phương sai của chúng.
Từ các phương sai riêng lẻ của PV và MV và các giá trị tham chiếu được thiết lập cho chúng sau chu kỳ điều chỉnh trước đó, chỉ số hiệu suất được tính toán. Nó cho biết có cần điều chỉnh mới các tham số điều khiển hay không.
Nếu chỉ số hiệu suất quá trình thấp, bộ điều khiển sẽ tự động bắt đầu chu trình Tự động điều chỉnh, áp dụng các bước nhảy nhỏ trong MV mà không làm giảm hiệu suất hơn nữa, cho đến khi bộ điều khiển thu được thông tin về hoạt động của PV và MV cho phép nó tính toán lại thông số Pb , Ir và Dt. Sử dụng các tham số mới này, bộ điều khiển tiếp tục điều khiển PID và thiết lập một chỉ số hiệu suất mới để sử dụng làm tham chiếu.
Hình 6 cho thấy hành vi của PV và MV trong một quá trình bắt đầu ổn định, giảm hiệu suất của nó, được tự động điều chỉnh để điều chỉnh các tham số Pb , Ir và Dt theo các điều kiện mới và trở lại trạng thái ổn định bằng điều khiển PID:
MUA BỘ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ
Cảm ơn Bạn đã đọc bài chia sẻ!
Chúc bạn thành công !
Tâm Mr. – Admin
