^ PID-säädön viritys
460 530 625
^ PID-säädön virittämisellä tarkoitetaan P-, I- ja D-termien (kaavassa `K_p`, `T_i` ja `T_d`) määrittämistä optimaaliseksi ohjattavan prosessin kannalta. Mikäli prosessin parametrit tunnetaan tarpeeksi tarkasti, voidaan säädinparametrit määritellä laskemalla. Usein riittää kuitenkin kokeellinen viritys, mihin on kehitetty erilaisia menetelmiä. Tässä käydään läpi askelvaste- ja värähtelyrajamenetelmät.
|
| ||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
`u = K_p*(e+1/T_i*\int_edt+T_d*(de)/dt)`
Lisätään yllä olevan kuvan takaisinkytkentälinjaan kytkin ma. Kun kytkin avataan, "säätö kytketään pois päältä" eli laitetaan käsiohjaukselle ("manuaalille"). Tällöin PID-algoritmi ei vaikuta prosessin ohjaukseen millään tavalla. Säätimen lähtöviestiä voidaan muuttaa valvomosta käsin. Kytkin sulkemalla "säädin laitetaan päälle" eli automaatille, jolloin lähtöviestin arvo määräytyy PID-algoritmin muodostaman arvon perusteella. metsoDNA-automaatiojärjestelmän PID-säädintoimilohkossa käsi/automaatti-valinta tehdään binääritulon ma avulla.
Astevastekokeessa ma-kytkin avataan eli askelvastekoe tehdään ns. avoimen piirin kokeena. Säätimen c lähtöviestiin (joka on siis samalla prosessin tulo u) tehdään askelmainen muutos arvosta u0 arvoon u1. Vasteesta y piirretään käyrä, josta saadaan prosessin nousuaika Tn, kuollut aika Tk ja vahvistus K.
Oheisesta kuvasta saadaan:
Säätimen parametrit saadaan nyt laskettua oheisen taulukon kaavoilla. Esimerkiksi PI-säätimen parametreiksi saadaan:
| Vahvistus `K_p` | Integrointiaika `T_i` | Derivointiaika `T_d` | |
|---|---|---|---|
| P | `(T_n)/(T_k*K)` | ||
| PI | `(0.9*T_n)/(T_k*K)` | `3.3*T_k` | |
| PID | `(1.2*T_n)/(T_k*K)` | `2*T_k` | `0.5*T_k` |
ma-kytkin suljetaan eli koe tehdään ns. suljetun piirin kokeena. Säädin asetetaan toimimaan P-säätimenä. Säätimen vahvistusta `K_p` kasvatetaan nollasta alkaen, kunnes prosessi (eli suure `y`) alkaa värähdellä. Vahvistus säädetään pienimpään sellaiseen arvoon (kriittinen vahvistus `K_pkr`), jolla prosessi värähtelee vakioamplitudilla. Värähtelyllä on tällöin ns. kriittinen jaksonaika `T_kr`, joka mitataan. Säätimen parametrit saadaan nyt laskettua oheisen taulukon avulla.
Käytännössä voi olla hankalaa tai jopa mahdotonta saattaa prosessi värähtelytilaan. Tällöin säätimen viritys tehdään askelvastekokeella tai parametrit lasketaan prosessin arvioitujen aikavakioiden avulla.
| Vahvistus `K_p` | Integrointiaika `T_i` | Derivointiaika `T_d` | |
|---|---|---|---|
| P | `0.5*K_(pkr)` | ||
| PI | `0.45*K_(pkr)` | `0.8*T_(kr)` | |
| PID | `0.6*K_(pkr)` | `0.5*T_(kr)` | `0.13*T_(kr)` |