Hiệu chỉnh PID một cách đơn giản
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (24.6 KB, 3 trang )
Hiệu chỉnh PID một cách đơn giản
Qua kinh nghiệm từ bản thân, các đồng nghiệp cũng như tiếp xúc với các sinh
viên tự động hoá năm cuối thực tập tại công ty, tôi nhận thấy rằng hầu hết mọi
người khi mới ra trường thì nói đến điều chỉnh là nói đến tổng hợp PID, nói đến
các tiêu chuẩn ổn định, nhưng khi bắt tay vào thực tế thì khơng thể xây dựng
được mơ hình tốn học của đối tượng. Tuy nhiên, khi áp dụng các mơ hình tốn
học đã được nghiên cứu kỹ lưỡng đăng tải trên báo cũng gặp phải khó khăn do
có rất nhiều điều kiện và thơng số trong đó được lựa chọn chủ quan.
Đối với các nhà máy sản xuất hiện đại được xây dựng gần đây thì khơng có nhà
tích hợp nào đủ thời gian và cơng sức để có thể xây dựng mơ hình tốn học tính
tốn các thơng số PID. Khi các hệ thống được xây dựng mới người ta sẽ đặt
thông số theo các hệ thống tương tự đã biết và hiệu chỉnh cho phù hợp với yêu
cầu vận hành. Nếu không có kinh nghiệm thì có thể sử dụng phương pháp thử
sai. Chỉnh định các thông số PID như vậy thường không phải do các kỹ sư điện
mà thường do các kỹ sư phụ trách quá trình sản xuất hoặc kỹ sư vận hành thực
hiện.
Bài viết này mong được góp một ít kiến thức về PID nhằm giúp các sinh viên Tự
động hoá sắp ra trường, cũng như các kỹ sư chuyên ngành đang đảm trách quá
trình sản xuất hoặc vận hành có cái nhìn đơn giản và thực tế hố về điều chỉnh
PID.
1. Định nghĩa đơn giản về PID
1.1 Điều chỉnh tỷ lệ (P) là gì:
Điều chỉnh tỷ lệ là phương pháp điều chỉnh tạo ra tín hiệu điều chỉnh tỷ lệ với
sai lệch đầu vào.
1.2 Điều chỉnh tích phân (I) là gì:
Phương pháp điều chỉnh tỷ lệ để lại một độ lệch (offset)sau điều chỉnh rất lớn.
Để khắc phục ta sử dụng kết hợp điều chỉnh tỷ lệ với điều chỉnh tích phân. Điều
chỉnh tích phân là phương pháp điều chỉnh tạo ra tín hiệu điều chỉnh sao cho độ
lệch giảm tới O.
1.3 Điều chỉnh vi phân( D):
Khi hằng số thời gian hoặc thời gian chết của hệ thống rất lớn điều chỉnh theo P
hoặc PI có đáp ứng quá chậm thì ta sử dụng kết hợp với điều chỉnh vi phân.
Điều chỉnh vi phân tạo ra tín hiệu điều chỉnh sao cho tỷ lệ với tốc độ thay đổi sai
lệch đầu vào.
2. Thực tế về các bộ điều chỉnh PID.
Hiện nay hầu hết các bộ điều chỉnh mới sản xuất có chức năng tự động xác định
tham số PID. Chức năng tự động này làm việc rất tốt với các hệ thống điều
chỉnh nhiệt độ và tốc độ động cơ. Các hệ thống lớn khơng có chức năng tự đơng
xác định thông số nhưng được trang bị hệ thống vẽ đồ thị tín hiệu đo được của
biến q trình (proces value- PV) và biến đầu ra của bộ điều khiển (manipulated
value-MV). Ta có thể dễ dàng nhìn được dạng PV và đo được chu kỳ dao động
cũng như độ lệch. Mỗi mạch vịng thường có thể đặt thơng số trực tiếp trên giao
diện người và máy hoặc dùng máy tính lập trình can thiệp. Tuỳ theo nhà sản
xuất mà số lượng, tên gọi các thơng số có thể khác nhau. Có ba thơng số cơ bản
mà hầu hết các bộ điều chỉnh đều giống nhau là ba thông số PID.
3. Hiệu chỉnh theo phương pháp thử sai của Thomas Chen công ty FOXBORO
Ba thông số quan trọng nhất là PID được thể hiện như sau:
P: trong lý thuyết thường thể hiện bằng hệ số tỷ lệ nhưng ngày nay trong hầu hết
các hệ thống người ta không sử dụng hệ số tỷ lệ K mà dùng một thông số khác
gọi là dải tỷ lệ (proportional band – P band). ý nghĩa của dải tỷ lệ như sau: P
band ="20%" thì với sự thay đổi 20 % giá trị đầu vào bộ điều khiển sẽ gây ra sự
thay đổi 100% tin hiệu đầu ra, với P band ="500%" thì với sự thay đổi tín hiệu
đo 100 % thì tín hiệu đầu ra chỉ thay đổi có 20%. Quan hệ giữa hệ số tỷ lệ và dải
tỷ lệ:
K= 100/ % P band
I: Được thể hiện theo đơn vị đo thời gian là giây. Thời gian càng nhỏ thể hiện tác
động điều chỉnh tích phân càng mạnh, ứng với độ lệch càng bé.
D: Cũng được thể hiện theo đơn vị đo thời gian là giây. Thời gian càng lớn thì
điều chỉnh vi phân càng mạnh, ứng với bộ điều chỉnh đáp ứng với thay đổi đầu
vào càng nhanh.
Rất ít các mạch điều chỉnh yêu cầu sử dụng điều chỉnh D. Hầu hết mạch điều
chỉnh PI đủ đáp ứng yêu cầu điều chỉnh. Sau đây là phương pháp xác định thông
số PI.
Bước 1:
Đặt thời gian tích phân cực đại, thời gian vi phân cực tiểu. Khi đó hệ thống chỉ
điều khiển tỉ lệ. Sau đó giảm dải tỉ lệ cho đến khi dao động xuất hiện. đo chu kì
của dao động.
(khoảng thời gian giữa hai điểm cực đại hoặc cực tiểu của dao động. Ta gọi thời
gian này là chu kỳ tự nhiên)
Bước 2:
Đặt thời gian tích phân bằng chu kỳ tự nhiên. Quan sát chu kỳ dao động mới , nó
sẽ tăng thêm khoảng 40~43% của chu kỳ tự nhiên. Nếu chu kỳ dao động lớn hơn
mức trên thì cần tăng thời gian tích phân.
Bước 3: Cuối cùng ta điều chỉnh dải tỷ lệ sao cho độ lệch và thời gian đạt đến ổn
định phù hợp với yêu cầu. Nguyên tắc điều chỉnh như sau dải tỷ lệ càng lớn thì
độ lệch điều chỉnh càng lớn, thời gian đạt đến ổn định càng ngắn, dải tỷ lệ càng
nhỏ thì độ lệch càng nhỏ, thời gian đạt đến ổn định càng dài.
Mặc dù khơng có điều kiện thủ nghiệm nhiều cũng như tổng kết kết quả thực
nghiệm nhưng phương pháp trên thực sự giúp chúng tơi có được định hướng khi
hiệu chỉnh các thông số.
Bùi Hồng Sơn
Quản đốc bộ phận thiết bị Điện
Cơng ty Xi măng Chinfon Hải phịng
Theo Tạp chí TĐHNN
ThayBaoTran
