Pid 컨트롤러 튜닝

열처리 공정은 PID 제어의 필요성을 예시한다. 일관된 제품 품질을 보장하기 위해 오븐이나 퍼니스 내부의 온도는 좁은 한계 내에서 유지되어야합니다. 제품이 추가되거나 철회되거나 램프 기능이 적용되는 경우와 같은 모든 방해는 적절하게 처리되어야합니다.
간단하지만 개념에서,수학을 뒷받침하는 PID 제어가 복잡하고 달성하는 최적의 성능을 수반하는 선택 과정-특정 값 범위에 대한 상호 작용하는 매개 변수입니다. 이러한 값을 찾는 과정을”튜닝”이라고합니다.”조정하면 최적,PID 온도 컨트롤러를 최소화차에서 설정 지점 및 대응을 장애 또는 설정 지점을 신속하게 변경하지만 최소한의 오버슛.
OMEGA Engineering 의 이 백서에서는 PID 컨트롤러를 튜닝하는 방법에 대해 설명합니다. 많은 컨트롤러가 자동 조정 기능을 제공하더라도 pid 튜닝에 대한 이해는 최적의 성능을 달성하는 데 도움이됩니다. 개별 섹션 주소:
기초의 PID 제어
PID 컨트롤러 튜닝 방법을
○수동 조정
○조정 휴리스틱
○자동 곡
일반적인 응용 프로그램의 PID 제어

기초의 PID 제어

PID 제어에 기초한 피드백입니다. 히터와 같은 장치 또는 프로세스의 출력을 측정하고 대상 또는 설정 점과 비교합니다. 차이가 감지되면 보정이 계산되어 적용됩니다. 출력이 다시 측정되고 필요한 보정이 다시 계산됩니다.
PID 는 비례 적분-파생어를 의미합니다. 모든 컨트롤러가이 세 가지 수학 함수를 모두 사용하는 것은 아닙니다. 비례 적분 용어만으로 많은 프로세스를 허용 가능한 수준으로 처리 할 수 있습니다. 그러나,미세 제어,특히 오버 슈트 회피는 파생 제어의 추가를 필요로한다.
비례 제어에서 보정 계수는 설정 점과 측정 된 값의 차이의 크기에 의해 결정됩니다. 이 문제는 차이점에 접근 제로,그래서 너무 수정 결과 함께 오류가니다.
적분 함수는 오류의 누적 값을 고려하여이를 해결합니다. 설정 점 대 실제 값의 차이가 오래 지속될수록 계산 된 보정 계수의 크기가 커집니다. 그러나,보정에 대한 응답에 지연이있을 때 이것은 세트 포인트에 대한 오버 슈트 및 아마도 진동으로 이어진다. 이를 피하는 것이 파생 함수의 목적입니다. 이것은 달성되는 변화의 속도를 살펴보고,수정 계수를 점진적으로 수정하여 설정 점에 접근함에 따라 그 효과를 줄입니다.

PID 컨트롤러 튜닝 방법

모든 프로세스는 고유의 특성이 있는 경우에도,장비가 본질적으로 동일합니다. 주위 공기 오븐 달라 집니다 주위 온도 변경됩 유체 밀도 및 점도,그리고 대기압에서 변경됩 시간 시간. PID 를 설정(주로 이익에 적용된 보정 계수와 함께 시간 사용에 필수적인 그 유도체 계산이라 불리는”reset”그리고”rate”)선택해야 합니다에 맞게 이러한 현지 차이점이 있습니다.
광범위한 관점에서,거기에 세 가지 방법을 결정하는 최적의 조합의 이러한 설정:수동 조정,조정 휴리스틱,자동화된 방법입니다.

Zeigler-Nichols(ZN)규칙

1942 년에 처음 출판 된 Zeigler 와 Nichols 는 PID 루프를 튜닝하는 두 가지 방법을 설명했습니다. 첫 번째 방법은 응답의 지연 또는 지연을 측정 한 다음 새로운 출력 값에 도달하는 데 걸리는 시간을 수반합니다. 두 번째는 정상 상태 진동의 기간을 설정하는 것에 달려 있습니다. 두 가지 방법 모두에서 이러한 값은 다음 테이블에 입력한 값이 파생되 이익을 위해,다시 설정 시간 평가.
zn 은 문제가없는 것은 아닙니다. 일부 응용 프로그램에서는 오버 슈트 및 진동 측면에서 너무 공격적인 것으로 간주되는 응답을 생성합니다. 또 다른 단점은 천천히 반응하는 프로세스에서 시간이 많이 걸릴 수 있다는 것입니다. 이러한 이유로 일부 통제 실무자는 Tyreus-Luyben 또는 Rivera,Morari 및 Skogestad 와 같은 다른 규칙을 선호합니다.

수동 조정

에 대한 충분한 정보와 프로세스 제어,그것은 수를 계산할 수 있는 최적의 값을 재설정하고 평가. 종종 프로세스가 너무 복잡하지만,일부 지식,특히 약하는 속도에 응답하는 오류가 수정,그것을 달성하기 위해 가능한 초보적인 수준의 조정됩니다.
수동 튜닝으로 설정하여 실행 시간을 다시 설정하여 그것의 최대값과 평가로 증가를 얻을 때까지 반복한 일정한 진폭이다. (오류 수정에 대한 응답이 신속하게 발생하면 더 큰 이득을 사용할 수 있습니다. 응답이 느린 경우 상대적으로 작은 이득이 바람직합니다). 그런 다음 이득을 설정하는 값을 조정하고 다시 설정 시간이 너무를 수정한 오프셋에서는 허용 가능한 기간입니다. 마지막으로 오버 슛이 최소화 될 때까지 속도를 높이십시오.

PID 컨트롤러의 튜닝을 자동화하는 방법

오늘날 판매되는 대부분의 PID 컨트롤러에는 자동 튜닝 기능이 통합되어 있습니다. 운영 내용 사이에 차 제조업체,하지만 모두 따르는 규칙을 어디 컨트롤러”를 배운다”어떻게 프로세스의 응답을 방해하거나 변경에서 지점을 설정하고 계산하는 적절한 PID 를 설정합니다.
OMEGA 의 Platinum 시리즈 온도 및 프로세스 컨트롤러와 같은보다 새롭고 정교한 PID 컨트롤러는 퍼지 로직을 자동 조정 기능과 통합합니다. 이 방법을 제공합을 다루는 부정확성과 비선형성에서는 복잡한 제어와 같은 상황은 종종에서 발생하는 제조 프로세스 산업 및 조정 최적화입니다.

튜닝 추론

많은 규칙 년에 걸쳐 진화 문제를 해결하기 위해 어떻게 조정하 loop PID. 아마도 첫 번째,그리고 확실히 가장 잘 알려진 것은 Zeigler-Nichols(ZN)규칙입니다.
1942 년에 처음 출판 된 Zeigler 와 Nichols 는 PID 루프를 튜닝하는 두 가지 방법을 설명했습니다. 이들은 시스템에 단계 변경을 적용하고 결과 응답을 관찰함으로써 작동합니다. 첫 번째 방법은 응답의 지연 또는 지연을 측정 한 다음 새로운 출력 값에 도달하는 데 걸리는 시간을 수반합니다. 두 번째는 정상 상태 진동의 기간을 설정하는 것에 달려 있습니다. 두 가지 방법 모두에서 이러한 값은 다음 테이블에 입력한 값이 파생되 이익을 위해,다시 설정 시간 평가.
zn 은 문제가없는 것은 아닙니다. 일부 응용 프로그램에서는 오버 슈트 및 진동 측면에서 너무 공격적인 것으로 간주되는 응답을 생성합니다. 또 다른 단점은 천천히 만 반응하는 프로세스에서 시간이 많이 걸릴 수 있다는 것입니다. 이러한 이유로 일부 통제 실무자는 Tyreus-Luyben 또는 Rivera,Morari 및 Skogestad 와 같은 다른 규칙을 선호합니다.

PID 컨트롤러 게인 튜닝

PID 컨트롤러 게인 튜닝은 어려울 수 있습니다. 비례 방법은 이해하기 가장 쉽습니다. 이 경우 비례 계수의 출력은 이득 및 측정 된 오차 ε 의 곱입니다. 따라서,더 큰 비례 이득 또는 오차는 비례 계수로부터의 더 큰 출력을 만든다. 비례 게인을 너무 높게 설정하면 컨트롤러가 설정 점을 반복적으로 오버 슛하여 진동으로 이어집니다. 비례 게인을 너무 낮게 설정하는 동안 루프 출력을 무시할 수 없게 만듭니다. 나 상쇄하는 방법 이 정상 상태에 오류가 사용하여 지글러-니콜을 설정하는 방법 I D 이익을 제고 다음을 증대 P 을 얻을 때까지 루프에 출력하기 시작 진동합니다.

Auto Tune

오늘날 판매되는 대부분의 프로세스 컨트롤러에는 자동 튜닝 기능이 통합되어 있습니다. 작동 세부 사항은 제조업체마다 다르지만 모두 위에서 설명한 것과 유사한 규칙을 따릅니다. 본질적으로 컨트롤러는 프로세스가 설정 점의 방해 또는 변경에 어떻게 반응하는지”학습”하고 적절한 PID 설정을 계산합니다. OMEGA 의 CNi8 시리즈와 같은 온도 컨트롤러의 경우”자동 조정”이 선택되면 컨트롤러가 출력을 활성화합니다. 변경이 이루어지는 지연 및 속도를 모두 관찰함으로써 최적의 P,I 및 D 설정을 계산 한 다음 필요한 경우 수동으로 미세 조정할 수 있습니다. (이 컨트롤러는 자동 튜닝을 수행하기 위해 설정 점이 현재 프로세스 값보다 적어도 10°C 이상이어야합니다).
OMEGA 의 Platinum 시리즈 온도 및 프로세스 컨트롤러와 같은 더 새롭고 정교한 컨트롤러는 퍼지 로직과 자동 조정 기능을 통합합니다. 이 방법을 제공합을 다루는 부정확성과 비선형성에서는 복잡한 제어와 같은 상황은 종종에서 발생하는 제조 프로세스 산업,그리고 도움과 조정 최적화입니다.

일반적인 응용 프로그램의 PID 제어

PID 제어 시뮬레이터는

오븐 및 용광로에서 사용되는 산업용 열 처리를 달성하기 위해 필요한 일관된 결과 방법에 관계 없이 대량의 습도는 물자열은 다를 수 있습니다. 이로 인해 이러한 장비는 PID 제어에 이상적입니다. 펌프를 사용한 이동을 위한 유체는 유사한 응용 프로그램,변 미디어에서 속성을 변경할 수 있습 시스템의 출력하지 않으면 효과적인 피드백 루프 구현됩니다.
모션 제어 시스템은 또한 pid 제어의 형태를 사용한다. 그러나 응답은 크기보다 더 빨리 시스템 위에서 설명이 필요하 다른 형태의 컨트롤러는 여기에 설명합니다.

Pid 튜닝 이해

PID 제어는 많은 프로세스를 관리하는 데 사용됩니다. 정 요인 계산을 비교하여 출력 값을 설정 지점을 적용하는 이익을 최소화하는 오버슈트와 진동을 하는 동안 영향을 미치가 바뀌는 것만큼이나 빠르게 가능합니다.
PID 튜닝은 제어되는 프로세스에 대한 적절한 이득 값을 설정하는 것을 수반한다. 이 작업은 수동으로 또는 제어 휴리스틱을 통해 수행 할 수 있지만 대부분의 최신 컨트롤러는 자동 조정 기능을 제공합니다. 그러나 제어 전문가가 눌린 상태에서 버튼을 누른 후 어떤 일이 발생하는지 이해하는 것이 중요합니다.