← Назад к вашей категории

Остановите безумие: метод настройки контроллера Zeigler-Nichols

инженер-диспетчер станции

Если вы являетесь управляющим или инженером-технологом, то вы, вероятно, потратили больше времени, чем хотите, чтобы настроить ПИД-петли, я, безусловно, имею! Я содрогаюсь, вспоминая некоторые из различных методов, которые я пробовал, - смесь методов угадывания и тестирования, передаваемых или взятых из одной работы в другую. К счастью, меня познакомили с правильными приемами, прежде чем я что-то повредил ... или кому-то!

Чаще всего процесс управления процессом преподаётся в университете в рамках учебной программы по химическому машиностроению. В то время как большинство инженеров заканчивают учебу в другой степени, например, в электротехнике или механизме, значительная часть тех же студентов в конечном итоге сталкивается с ПИД-контроллером. Этот курс управления может сделать мир различий, поскольку он может выделить ряд методов для проведения эффективных тестов, расчета модели процесса и настройки для конкретной цели управления. Эти методы, как правило, очень рассчитаны, а не ориентированы на реальный процесс. Один подход, который всегда поражает меня как своеобразный, - это Zeigler-Nichols (ZN).

Любопытно, как метод ZN обычно появляется в дискуссиях между инженерами-технологами и между ними, как будто это их подход к почти каждому циклу. По уважительным причинам - некоторые очень очевидные - это не должен быть метод go-to независимо от того, насколько простыми являются результаты, которые редко бывают достаточно хорошими. Рассмотрим эти три причины (3), почему это так:

  • Quake Decay Challenge

    Чаще всего практикующие ссылаются на метод ZN с точки зрения его объективного результата - ¼ распада. По сути, метод ZN начинается с перерегулирования, то есть он принимает перерегулирование в качестве отправной точки. Только тогда он стремится уменьшить уровень перерегулирования, уменьшая его на 25% с каждым циклом.

    Для многих процессов перерегулирование просто неприемлемо. В качестве одного примера: рассмотрим биореакторные процессы, в которых культивируемые организмы подвержены значительным всплескам температуры. ZN не выполняет требования об отклонении помех, связанных с этими и другими чувствительными процессами. Слишком много раз я видел кратковременный спад в ответном процессе: он уже недостаточно хорош, так как любой перелет - это трата энергии, времени и материалов комбинации и отнимает каждый ответ независимо от того, насколько он мал!
zuigler nichols управляющий гуру

Тенденция выше показывает повторное удвоение коэффициента усиления регулятора цикла, чтобы вызвать колебания, которые в конечном итоге граничат с нестабильностью. Такой подход проб и ошибок может быть дорогостоящим.

  • Судебные и сборочные издержки

    При вычислении параметров модели с использованием ZN необходимо сначала идентифицировать точку перегиба вдоль кривой отклика. Используя эту точку, для оценки значения коэффициента усиления процесса (KP) используется касательная линия, представляющая максимальный наклон переменной процесса. Затем связанное с этим усиление регулятора (KC) должно быть увеличено методично, чтобы вызвать почти неустойчивое колебательное поведение.

    Учитывая современное состояние процесса и программного обеспечения, кажется противоречащим, что практикующие должны полагаться на практику проб и ошибок, такую ​​как это. Когда метод устанавливает ожидание, что следует ожидать нескольких попыток, именно тогда технический или инженер должен начать исследовать другие варианты. Это должно быть особенно актуально, когда задействованы медленные процессы, поскольку проб и ошибок могут быть дорогостоящими
  • Нестабильность или безумие

    Давайте вернемся к этому последнему - чтобы настроить петлю, метод ZN направляет практикующих, чтобы привести их процессы к краю нестабильности. С пониманием точки опрокидывания между стабильностью и нестабильностью те же самые практикующие должны затем отрегулировать значение КП, чтобы колебания неуклонно распадались, и процесс в конечном итоге достиг установившегося состояния.

    Позвольте мне просто спросить: что бы ни случилось? Хотя этот метод направлен на установление точки разрыва между стабильным и неустойчивым процессом, подвергая риску процесс - или даже весь завод - не приемлемая практика. Что может пойти не так, и .... Обычно делает! Оставляя процесс, находящийся недалеко от его точки опроса устойчивости, нуждается в хорошем обосновании и понимании того, где он находится в общем процессе, а не только потому, что он был «в методе»,

Сделайте быстрый поиск в Интернете статей о ZN, и вы, скорее всего, обнаружите, что большинство из них начинается с предупреждений. Не применяйте метод ZN, если процесс имеет тенденцию осциллировать, когда цикл работает в ручном режиме. Не применяйте метод ZN для температурных петель или других, которые можно считать нестабильными. Не применяйте ZN, если связанный с ним конечный элемент управления подвергается стигматизации. То, что вы, вероятно, не найдете, - это статья, пропагандирующая использование ZN. Попытка применить метод, который вызывает так много красных флагов, следует использовать с особой осторожностью с пониманием и рассмотрением его последствий.

В предыдущих сообщениях я писал о важность хороших данных при настройке PID и я изложил простой, повторяемый метод настройки PID, Прежде чем что-то повредить - или кто-то - подумайте об этом!

Дэмиен Мунро

http://www.controlstation.com

Дэмиен дает представление о контроле и автоматизации процессов, которые рождаются из его опыта в военной авиации, морской нефти и газа, прецизионной фармацевтической и полупроводниковой промышленности. Его образование на

Читать полностью Bio

новости по теме

1 Комментарий

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для уменьшения количества спама. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Не пропустите ни одной точки обзора!

Enewsletter

- Подпишитесь на нашу еженедельную рассылку новостей и будьте в курсе последних новостей и событий, продуктов, технических статей и точек зрения

Пришлите мне отличный материал

Добавьте свою точку обзора

Станьте лидером мысли

- Повысьте свой авторитет, повысите узнаваемость бренда и повысите свою репутацию в качестве ключевого фактора в отрасли

Узнайте больше

краткие курсы Вольфсона 2019