Để đưa ra một số hướng dẫn về cài đặt ban đầu phù hợp cho bộ điều khiển, điều này sẽ giúp kiểm soát tốt một cách hợp lý mà không quá chậm hoặc quá dao động, một số thử nghiệm đơn giản đã được phát triển. Chúng đặc biệt nhắm vào các ngành công nghiệp chế biến, nhưng không có lý do gì chúng không được sử dụng cho các ứng dụng khác như dịch vụ xây dựng.
Giả thiết là có một quá trình điều khiển phản hồi âm vòng kín như trong Hình 7.10 trong đó các đặc tính của cơ cấu chấp hành / van, quá trình và cảm biến được cố định và cần phải đặt bộ điều khiển sao cho phù hợp với các đặc tính này một cách thỏa đáng.
Hai phương pháp cơ bản được thảo luận dưới đây: phương pháp thử nghiệm vòng hở (hoặc phương pháp đường cong phản ứng quá trình) và phương pháp thử nghiệm vòng kín (hoặc phương pháp chu trình cuối cùng). Phương pháp kiểm tra vòng hở có thể cần ngắt kết nối của vòng điều khiển, trong khi bộ điều khiển kỹ thuật số hiện đại thường cho phép chúng ta ‘ngắt kết nối’ vòng điều khiển kín một cách thuận tiện bằng cách cài đặt hoặc cấu hình phần mềm mà không cần ngắt kết nối phần cứng. Thử nghiệm vòng kín có thể tạo ra dao động mạnh có thể gây hại cho việc lắp đặt. Việc lựa chọn phương pháp kiểm tra phụ thuộc vào tính dễ sử dụng và khả năng thực hiện trong các trường hợp thực tế.
7.6.1 Phương pháp thử nghiệm vòng hở
Trong phương pháp này, bộ điều khiển được cách ly và vòng điều khiển kín được ngắt kết nối. Thử nghiệm được thực hiện trên phần còn lại của vòng điều khiển. Nó phải được bố trí sao cho một tín hiệu có thể được đưa vào thay cho đầu
ra của bộ điều khiển và một tín hiệu khác đi vào đầu vào của bộ điều khiển có thể được quan sát hoặc ghi lại (xem Hình 7.10). Một đầu vào bước duy trì có cường độ X được áp dụng cho van, và phản ứng tại Y2 được quan sát và ghi lại, như trong Hình 7.11.
Trong hầu hết các trường hợp, phản hồi sẽ tuân theo dạng tổng quát của đường cong hình chữ S được thể hiện trong Hình 7.11, là phản ứng kết quả của tất cả các độ trễ, độ trễ, hằng số thời gian và hệ số khuếch đại trong hệ thống được kiểm soát. Từ đường cong thực nghiệm đo được ba giá trị, tương ứng với độ trễ thuần túy L, hằng số thời gian T và hệ số khuếch đại trạng thái ổn định Y / X. Do đó, hàm truyền tổng thể tương đương của vòng lặp mở là:
Sau đó, có thể tính toán các cài đặt bộ điều khiển cần thiết để cung cấp hiệu suất điều khiển hợp lý. Có nhiều đề xuất liên quan đến cài đặt PID được đề xuất với các thông số đặc trưng hệ thống ở trên thu được từ thử nghiệm. Hai nhóm đề xuất nổi tiếng như vậy được liệt kê trong Bảng 7.1 và 7.2.
Hình 7.10. Hệ thống lựa chọn cài đặt bộ điều khiển theo kinh nghiệm.
Hình 7.11. Dạng sóng đầu vào và đầu ra cho phương pháp thử nghiệm vòng hở.
Bảng 7.1 Cài đặt Ziegler và Nichols (A = X / Y, B = T / L; xem Hình 7.11)
Bảng 7.2 Cài đặt Cohen và Coon (A, B như trước, R = L / T; xem Hình 7.11)
7.6.2 Phương pháp thử nghiệm vòng kín
Một thử nghiệm thực nghiệm khác đã được đề xuất là cho phép bộ điều khiển vẫn được kết nối trong vòng điều khiển nhưng giảm dần dải tần tỷ lệ (tương ứng với việc tăng độ lợi Kp) cho đến khi hệ thống duy trì dao động ổn định với biên độ không đổi như trong Hình 7.12 . Quy trình kiểm tra như sau. Đầu tiên, các hàm tích phân và đạo hàm phải được vô hiệu hóa trong bộ điều khiển hoặc ảnh hưởng của chúng phải được giảm xuống mức tối thiểu bằng cách đặt Ti thành giá trị lớn nhất và Td thành giá trị nhỏ nhất. Sau đó, độ lợi tỷ lệ được tăng dần trong khi quan sát phản ứng của vòng điều khiển. Giá trị nhỏ nhất của Kp
Hình 7.12. Đáp ứng của quá trình trong phương pháp thử nghiệm vòng kín.
Bảng 7.3 Cài đặt bộ điều khiển cho phương pháp thử nghiệm vòng kín
mà chỉ tạo ra một dao động ổn định mà không chết đi được ký hiệu là Kp '. Chu kỳ của dao động được đo (xem Hình 7.12) và sau đó được ký hiệu là T ’. Các cài đặt
bộ điều khiển được khuyến nghị sau đó liên quan đến Kp ’và T’ và được nêu trong Bảng 7.3.