En el camp del control d'automatització industrial, els bucles de control PID s'utilitzen àmpliament. No obstant això, durant el funcionament, sovint ens trobem amb diversos tipus d'oscil·lació, com ara oscil·lació-en fase,-oscil·lació-desfasada i oscil·lació no-suau. Aquests problemes no només condueixen a la inestabilitat del sistema, sinó que també poden comprometre la seguretat i l'eficiència de tot el procés de producció. En aquest article es discutiran les característiques d'aquests tres tipus d'oscil·lació i les contramesures corresponents com a referència.
I. En-oscil·lació en fase
En l'oscil·lació en-fase, la variable de procés i la sortida del controlador presenten els mateixos punts de pujada, baixada i inflexió; les dues corbes són semblants o simètriques. Aquest tipus d'oscil·lació sovint és causada per pertorbacions externes o un guany proporcional excessiu.
Solució:Intenteu reduir el guany proporcional en un-terç i observeu si l'oscil·lació empitjora. Si l'oscil·lació empitjora, això indica que el problema probablement no es deu a una configuració incorrecta dels paràmetres PID, sinó a pertorbacions externes. En aquest cas, es recomana restaurar els paràmetres i identificar la font de la pertorbació per a l'ajust. Si l'oscil·lació està en-fase i és causada per un guany proporcional excessiu, reduir el guany proporcional en un-terç sovint s'eliminarà l'oscil·lació.
II. Oscil·lació-desfasada-
En l'oscil·lació-fora-de fase, la variable de procés i la sortida del controlador PID presenten un parell de pics i valles, amb les dues corbes pujant i baixant en fases oposades. Aquest tipus d'oscil·lació és indubtablement causada per una integral excessiva
Solució:Intenteu establir el temps integral a un valor que coincideixi amb el període d'oscil·lació. Per als sistemes auto-equilibrats, reduir el guany proporcional en un-terç s'eliminarà-de-oscil·lacions de fase, tot i que el rendiment del bucle-tancat es pot degradar lleugerament. Tanmateix, per als sistemes integradors, la reducció del guany proporcional pot donar lloc a oscil·lacions fora de fase de-freqüència més greus{-de-.
III. Oscil·lació no-suave
En l'oscil·lació no-suausa, la variable de procés i la sortida del controlador mostren una ona quadrada i una ona de dent de serra, respectivament. Aquest tipus d'oscil·lació sovint és causada per la no linealitat de la vàlvula de control.
Solució:La resolució d'oscil·lacions no-suavitzades normalment requereix ajustar la vàlvula de control, inclosa la lubricació, afluixar l'empaquetament, redreçar la tija de la vàlvula, ajustar les vàlvules manuals o el bypass, ajustar els paràmetres del posicionador i substituir la vàlvula. En aquests casos, l'ajust dels paràmetres PID és sovint inútil i pot generar dubtes sobre la validesa del mètode d'ajust.
IV. Conclusió i recomanacions
Quan abordem problemes d'oscil·lació en bucles de control automàtic PID, primer hauríem de considerar reduir el guany proporcional, ja que aquest és el mètode preferit per resoldre les oscil·lacions tant en-fase-de-fase. Per als sistemes d'auto-equilibri, el control PI és senzill, eficaç, robust i d'aplicació àmplia; és una opció excel·lent quan el rendiment màxim no és una prioritat. Per als sistemes d'auto-equilibri on el rendiment màxim no és una prioritat, el control PI és senzill, eficaç, robust i d'aplicació àmplia. Per això també s'utilitza el control PI a la indústria. El rendiment final d'un controlador PI depèn de la informació disponible del model de l'objecte controlat. Per superar encara més el rendiment definitiu del-bucle tancat, els enginyers sovint milloren l'arquitectura del sistema-per exemple, mitjançant la implementació de feedforward en cascada o fins i tot l'actualització d'equips. Acadèmicament, els investigadors solen perfeccionar els algorismes PID, compensant les limitacions del maquinari amb millors algorismes. Aquests requisits es troben poques vegades en la producció real; més sovint, l'atenció se centra en abordar les oscil·lacions causades per paràmetres poc raonables i un rebuig insuficient de les pertorbacions. L'ús generalitzat del control de-bucle únic al camp també indica que encara hi ha un marge de millora important en l'automatització. Tant si es tracta del rendiment d'un sol-bucle, de la utilització de la posició de la vàlvula i de la flexibilitat del punt de consigna o de l'optimització de la coordinació i les restriccions de múltiples-variables, l'ajust PID només és una part del treball. Per millorar encara més la seguretat i l'eficiència, el control del procés hauria de centrar-se més en aquestes àrees.
En el control de processos, els models precisos són difícils d'obtenir, i el retard pur és un fenomen comú. Aquesta pot ser la raó per la qual, malgrat l'aparició constant de nous algorismes, el PID continua sent popular-en el control de processos. PID, quan es combina amb retroalimentació, és excepcionalment potent! Un cop reconegut això, el mètode d'afinació específic es torna menys important; Entendre els límits que afecten el rendiment-de bucle tancat i les capacitats del PID és molt més crucial.