ในด้านการควบคุมอัตโนมัติทางอุตสาหกรรม มีการใช้ลูปควบคุม PID กันอย่างแพร่หลาย อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการดำเนินการ เรามักจะพบกับการสั่นหลายประเภท เช่น การแกว่งใน-เฟส การแกว่งออก-ของ-เฟส และการแกว่งที่ไม่-ราบรื่น ปัญหาเหล่านี้ไม่เพียงแต่นำไปสู่ความไม่เสถียรของระบบเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อความปลอดภัยและประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตทั้งหมดอีกด้วย บทความนี้จะกล่าวถึงคุณลักษณะของการแกว่งทั้งสามประเภทนี้และมาตรการรับมือที่เกี่ยวข้องเพื่อใช้อ้างอิง
I. ใน-การสั่นของเฟส
ในการแกว่งในเฟส- ตัวแปรกระบวนการและเอาต์พุตของตัวควบคุมแสดงจุดขึ้น จุดลง และจุดเปลี่ยนเว้าที่เหมือนกัน เส้นโค้งทั้งสองมีความคล้ายคลึงหรือสมมาตร การแกว่งประเภทนี้มักเกิดจากการรบกวนจากภายนอกหรือการเพิ่มตามสัดส่วนที่มากเกินไป
สารละลาย:ลองลดอัตราขยายตามสัดส่วนลงหนึ่ง-ในสาม และสังเกตว่าการแกว่งแย่ลงหรือไม่ หากการแกว่งแย่ลง แสดงว่าปัญหาไม่ได้เกิดจากการตั้งค่าพารามิเตอร์ PID ที่ไม่เหมาะสม แต่เกิดจากการรบกวนจากภายนอก ในกรณีนี้ ขอแนะนำให้คืนค่าพารามิเตอร์และระบุแหล่งที่มาของสัญญาณรบกวนสำหรับการปรับจูน หากการแกว่งอยู่ในเฟส-และเกิดจากการได้รับตามสัดส่วนที่มากเกินไป การลดอัตราขยายตามสัดส่วนลงหนึ่ง-ในสามมักจะกำจัดการแกว่งนั้นออกไป
ครั้งที่สอง การแกว่งออก-ของ-เฟส
ในระยะนอก-ของ-การสั่นของเฟส ตัวแปรกระบวนการและเอาต์พุตของตัวควบคุม PID แสดงพีคและร่องคู่หนึ่ง โดยเส้นโค้งทั้งสองจะขึ้นและลงในเฟสตรงกันข้าม การแกว่งประเภทนี้มีสาเหตุมาจากอินทิกรัลที่มากเกินไปอย่างไม่ต้องสงสัย
สารละลาย:ลองตั้งเวลาอินทิกรัลให้เป็นค่าที่ตรงกับคาบการสั่น สำหรับระบบที่สมดุลในตัวเอง- การลดอัตราขยายตามสัดส่วนลงหนึ่ง-ในสามจะกำจัดการแกว่งของเฟสออก-ของ- แม้ว่าประสิทธิภาพของลูปปิด-อาจจะลดลงเล็กน้อยก็ตาม อย่างไรก็ตาม สำหรับระบบอินทิเกรเตอร์ การลดอัตราขยายตามสัดส่วนอาจส่งผลให้-ความถี่ออก-ของ-เฟสออสซิลเลชันรุนแรงน้อยลง
ที่สาม การสั่นไม่-ราบรื่น
ในการแกว่งที่ไม่-ราบรื่น ตัวแปรกระบวนการและเอาต์พุตของตัวควบคุมจะแสดงคลื่นสี่เหลี่ยมและคลื่นฟันเลื่อย ตามลำดับ การสั่นประเภทนี้มักเกิดจากการไม่เชิงเส้นของวาล์วควบคุม
สารละลาย:การแก้ไขการแกว่งที่ไม่ราบรื่น-โดยทั่วไปจำเป็นต้องปรับวาล์วควบคุม ซึ่งรวมถึงการหล่อลื่น การคลายบรรจุภัณฑ์ การยืดก้านวาล์วให้ตรง การปรับวาล์วแบบแมนนวลหรือบายพาส การปรับพารามิเตอร์ตัวกำหนดตำแหน่ง และการเปลี่ยนวาล์ว ในกรณีเช่นนี้ การปรับพารามิเตอร์ PID มักจะไร้ประโยชน์และอาจทำให้เกิดข้อสงสัยในความถูกต้องของวิธีการปรับแต่ง
IV. บทสรุปและข้อเสนอแนะ
เมื่อจัดการกับปัญหาการแกว่งในลูปควบคุมอัตโนมัติ PID เราควรพิจารณาลดอัตราขยายตามสัดส่วน เนื่องจากวิธีนี้เป็นวิธีที่แนะนำสำหรับการแก้ปัญหาทั้งใน-เฟสและนอก-ของ-การแกว่งของเฟส สำหรับระบบปรับสมดุลในตัวเอง- การควบคุม PI นั้นเรียบง่าย มีประสิทธิภาพ แข็งแกร่ง และนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวาง เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมเมื่อประสิทธิภาพสูงสุดไม่ใช่สิ่งสำคัญ สำหรับระบบปรับสมดุลตนเอง-โดยที่ประสิทธิภาพสูงสุดไม่ใช่สิ่งสำคัญ การควบคุม PI นั้นเรียบง่าย มีประสิทธิภาพ แข็งแกร่ง และนำไปใช้ได้อย่างกว้างขวาง นี่เป็นเหตุผลว่าทำไมการควบคุม PI จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม ประสิทธิภาพสูงสุดของตัวควบคุม PI ขึ้นอยู่กับข้อมูลรุ่นที่มีอยู่ของวัตถุที่ถูกควบคุม เพื่อให้มีประสิทธิภาพเหนือกว่า-วงปิดขั้นสูงสุด วิศวกรมักจะปรับปรุงสถาปัตยกรรมระบบ- ตัวอย่างเช่น โดยการใช้การป้อนไปข้างหน้าแบบเรียงซ้อน หรือแม้แต่การอัปเกรดอุปกรณ์ ในทางวิชาการ นักวิจัยมักจะปรับแต่งอัลกอริธึม PID เพื่อชดเชยข้อจำกัดของฮาร์ดแวร์ด้วยอัลกอริธึมที่ดีกว่า ข้อกำหนดดังกล่าวไม่ค่อยพบในการผลิตจริง บ่อยครั้งที่มุ่งเน้นไปที่การจัดการกับความผันผวนที่เกิดจากพารามิเตอร์ที่ไม่สมเหตุสมผลและการปฏิเสธสัญญาณรบกวนที่ไม่เพียงพอ การใช้การควบคุมแบบลูปเดียว-อย่างแพร่หลายในภาคสนามยังบ่งชี้ว่ายังมีช่องทางสำคัญสำหรับการปรับปรุงในระบบอัตโนมัติ! ไม่ว่าจะเกี่ยวข้องกับประสิทธิภาพของ-ลูปเดียว การใช้ตำแหน่งวาล์วและความยืดหยุ่นของเซ็ตพอยต์ หรือการเพิ่มประสิทธิภาพของการประสานงานและข้อจำกัดหลาย{17}}ตัวแปร การปรับ PID เป็นเพียงส่วนหนึ่งของงานเท่านั้น เพื่อเพิ่มความปลอดภัยและประสิทธิภาพ การควบคุมกระบวนการควรเน้นไปที่ประเด็นเหล่านี้ให้มากขึ้น
ในการควบคุมกระบวนการ แบบจำลองที่แม่นยำนั้นทำได้ยาก และความล่าช้าอย่างแท้จริงเป็นปรากฏการณ์ทั่วไป นี่อาจเป็นสาเหตุว่าทำไมถึงแม้จะมีอัลกอริธึมใหม่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง แต่ PID ยังคง-ได้รับความนิยมในการควบคุมกระบวนการ PID เมื่อรวมกับฟีดแบ็กกลับมีพลังมหาศาล! เมื่อทราบแล้ว วิธีการปรับแต่งเฉพาะจะมีความสำคัญน้อยลง การทำความเข้าใจขอบเขตที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพ-วงปิดและความสามารถของ PID นั้นมีความสำคัญมากกว่ามาก