15. TUNING PID Controllers TEORI y
Tuning Controller
Proses Tuning kontroler adalah suatu prosedur untuk memilih parameter upaya pengendalian yang akan menghasilkan kinerja sistem yang diinginkan. Solusi idealnya adalah simulasi karena hal ini akan menghasilkan nilai sebelum operasional sistem, sehingga dari startup itu akan berjalan dengan parameter disetel. Sayangnya hal ini tidak selalu mungkin, sehingga metode praktis harus tersedia. Kinerja yang diinginkan dari sebuah sistem sepenuhnya bergantung pada sistem itu, tapi ada kriteria untuk kinerja sistem yang dapat diterapkan pada semua sistem. Sebagai contoh, tujuan tuning dapat mengurangi overshoot dari variabel proses untuk sementara meminimalkan dan menjaga respon yang cepat. Sebuah kriteria kinerja umum yang diinginkan untuk pengendali tuning, adalah bahwa pengaturan disetel menghasilkan 'respon transien dengan rasio peluruhan ¼'. Respon transien sistem adalah reaksi terhadap perubahan masukan selama periode waktu, biasanya waktu antara dua kondisi stabil. Ini ditampilkan dalam diagram di bawah ini. Perbandingan peluruhan adalah perbandingan antara ukuran overshoot berturut-turut, dan ini juga ditunjukkan dalam diagram. Rasio peluruhan adalah:
OS3 / OS1 = ¼ ( untuk sistem disetel) Selama penugasan tersebut, tiga metode tuning akan dipertimbangkan; continuous cycling, kurva reaksi, dan self tuning dilakukan oleh kontroler secara otomatis. Dua metode pertama akan dibahas secara teoritis dan continuous cycling dan self tuning akan dilaksanakan secara praktis. Seperti yang disebutkan sebelumnya tidak perlu untuk memahami teori sebelum mencoba praktiknya.
TEORI y
Continuous Cycling Metode
pertama tuning yang akan dibahas, dan salah satu yang banyak digunakan dalam
industri, adalah metode continuous cycling atau tuning Zeigler-Nichols. Metode ini didasarkan pada sebuah artikel yang diterbitkan oleh Zeigler dan Nicholls tahun 1942 yang menetapkan satu set aturan empiris untuk pengendali tuning.
Tujuan dari continuous cycling adalah secara eksperimental menemukan nilai gain (atau nilai PB harus tepat) yang menghasilkan stabilitas marjinal. Stabilitas dan redaman adalah dua karakteristik penting dari sistem dan mereka akan ditampilkan dalam diagram berikut. Kurva A menunjukkan suatu sistem yang controller gain sehingga osilasi peluruhan, sistem ini over-damped dan jadi stabil - itu akan mencapai kondisi steady. Kurva B menunjukkan sebuah sistem yang osilasi yang berkelanjutan, berkelanjutan, tidak mengalami peluruhan, dan ini dianggap stabil marginal. Nilai gain-nya secara kritis teredam. Kurva C menunjukkan sistem yang tidak stabil. Osilasi meningkat dan gain berada dalam kondisi under-damped. Gain sistem, Ki, adalah sebagai berikut: Ka
4. Mengaktifkan controller ke kontrol otomatis, ini harus menghasilkan tidak adanya upaya pengendalian (ini adalah transfer bumpless). Lalu ada titik perubahan set kecil di wilayah 5% -10%. 5. Amati respon sistem untuk perubahan ini. 6. Mengalihkan controller kembali ke operasi manual, dan mengembalikan sistem kembali ke kondisi operasi asli stabil, dengan nilai terukur sama dengan set point. 7. Mengurangi band proporsional dan ulangi langkah 4, 5, 6 dan 7 sampai penunjukan osilasi sistem berkelanjutan. Pada titik ini sistem stabil marginal. Pada titik stabilitas marjinal, nilai band proporsional dicatat, ini adalah yang paling proporsional, yakni PBu. Dan juga periode osilasi dicatat, ini adalah periode utama, yakni Tu.
Disarankan pengaturan dalam Menggunakan PBu, Tu dan tabel Zeigler-Nichols, kontribusi dari kontrol aksinya dihitung untuk setiap jenis ko ntrol algoritmanya.
TEORI y
Curve Reaksi Kurva Reaksi Metode Tuning
Ini berasal dari sumber yang sama sebagai metode Siklus Continuous Tuning namun memakai tes loop terbuka untuk menentukan parameter yang disetel. Hal ini lebih cocok untuk memperlambat reaksi-proses, dimana osilasi menimbulkan operasi yang tidak terkendali. Tuning kurva reaksi sangat sederhana untuk dilaksanakan dan metode dasarnya diuraikan di bawah ini: 1. Dengan controller dalam mode Manual, tempat sistem proses dalam kondisi usaha yang stabil dengan variabel yang diukur dan set point yang sama. 2. Terapkan perubahan kecil langkah untuk output controller, dan catat respon sistem.
Ini disebut metode kurva reaksi karena menggunakan respon, atau reaksi, kurva sistem untuk menentukan nilai parameter yang disetel. Contoh kurva reaksi ditunjukkan di bawah ini. Ini adalah kurva respon yang sangat khas, 'S' dibentuk dan menunjukkan keterlambatan yang terjadi dengan proses lambat secara dinamis.
Langkah pertama adalah menemukan kemiringan maksimum dari kurva reaksi, N, dan untuk menggambar garis singgung titik ini. Selanjutnya nilai efektif keterlambatan, D, ditemukan. Ini adalah penundaan antara penerapan langkah perubahan dan titik di mana garis singgung lereng N melintasi garis nilai awal output kontroler. Kedua hal ini dapat dilihat pada diagram. Perubahan output controller fraksional dihitung, dan menggunakan nilai delay efektif, D, kemiringan maksimum, N, dan tabel Zeigler-Nichols merekomendasikan dihitung nilai parameter disetel.
Untuk kedua metode Zeigler-Nichols yang dibahas, ada banyak ungkapan untuk menghitung semua parameter kontrol untuk ketiga algoritma kontrol, P, PI, dan PID. Dengan mempertimbangkan perbedaan antara algoritma akan menjadi lebih jelas bagaimana tingkat konstanta dalam ekspresi yang ditentukan. Mengubah
dari P ke PI, nilai gain controller harus dikurangi (PB meningkat) karena tindakan
reset meningkatkan risiko osilasi dari sistem. Mengubah dari PI untuk PID, gain kontroller dapat ditingkatkan karena tindakan derivatif menentang perubahan pada variabel yang diukur, mengurangi kemungkinan osilasi.
LATAR
y
BELAKANG
Pengantar The Procon 38 Seri Sistem
The Procon sistem seri 38 adalah penanganan lengkap dengan segala aspek kontrol proses. Ini mencakup proses pengendalian perangkat keras yang relevan, monitoring dan device antarmuka, sebuah controller standar industri, dan manual pengajaran yang menyertainya serta perangkat lunak. Perangkat lunak ini menyediakan teori, tujuan dan pertanyaan yang berkaitan dengan setiap praktik. Procon juga memberikan pengukuran dan tampilan grafis dari hasil secara real time menggunakan PC berbasis virtual instrumentasi, dan kontrol otomatis proses pada saat diperlukan. Perangkat lunak ini memungkinkan kontrol eksternal, dan secara praktis mengembangkan dan pengetahuan Anda tentang kontrol proses akan meningkat, PC akan mengambil alih fungsi pengendali sehingga algoritma kontrol yang berbeda dapat dibangun dan dievaluasi, dan semua aspek pengendalian industri modern dapat diselidiki.
y
Umum Proses Tuning Kontroler
Untuk mencapai kinerja yang diinginkan atau kinerja terbaik dari tiga jenis pengontrol proses, jumlah setiap tindakan harus dipilih dengan hati-hati. Masalah utama yang dapat terjadi jika parameter yang dipilih benar adalah terjadinya osilasi dan ketidakstabilan. Dalam situasi industri ini dapat menjadi hal yang sangat menjengkelkan, dan akan merusak dan berbahaya. Tuning adalah pada dasarnya memilih parameter pilihan yang benar untuk kinerja yang diinginkan. Sepanjang tugas-tugas sebelumnya Anda telah memvariasikan parameter yang mengontrol kontribusi masing-masing elemen hukum kontrol, tetapi tanpa kinerja operasi tertentu, ini tidak bisa disebut tuning. Kalau tersedia model sempurna dari desain Anda, simulasi dapat digunakan untuk menyediakan semua parameter untuk suatu kondisi operasi tertentu. Sayangnya dengan proses plant model adalah perkiraan yang terbaik, dan juga sangat mungkin berubah. Ini berarti bahwa parameter harus ditentukan selama 'run-time' dari proses yang sebenarnya, dan hal ini disebut kontrol-loop tuning. Selama tugas ini anda akan melakukan dua metode yang berbeda tuning, termasuk satu prosedur tuning otomatis, dan akan membandingkan parameter menghasilkan dengan metode masing-masing.
y
Tuning Zeigler-Nichols
Ini adalah metode yang banyak digunakan tuning kontroler seluruh industri, dan dapat diandalkan. Anda harus menerapkan algoritma tuning ke 38-300 untuk menentukan nilai parameter yang rasio peluruhannya adalah 1 / 4. Metode ini menggunakan hasil dari tes loop tertutup untuk menghitung parameter. Metode
ini telah dijelaskan secara menyeluruh di bagian teori, namun langkah-langkah
praktisnya adalah sebagai berikut; 1. Menggunakan kontrol manual, mencocokkan plant ke kondisi pengoperasian normal. 2. Hapus semua tindakan kecuali proporsional, dan pilih sebuah band proporsional yang lebar. 3. Beralih ke otomasi dan memberikan titik perubahan set kecil (5% -10%). 4. Perhatikan respon. 5. Mengalihkan controller kembali ke mode manual, kembalikan set point ke pengaturan aslinya dan kondisi operasi kembali normal. 6. Mengurangi band proporsional dan ulangi langkah 3, 4, dan 5. Ketika plant menunju osilasi yang berkelanjutan, tidak mengalami peluruhan, catat nilai PB, dan juga periode osilasi dari plant. Ini disebut band proporsional utama, PBu, dan periode akhir, Tu. Dari ini dapat dihitung semua parameter nilai sehingga kontroler dapat disetel dengan menggunakan tabel berikut;
Menggunakan
dua parameter utama, semua tindakan komponen kontrol bisa dihitung dan
pengendali disetel sesuai yang diinginkan.
y
Self Tuning Controller 38-300
Kontroler 38-300 berisi fasilitas untuk secara otomatis mencari parameter kontrol tindakan untuk ketiga algoritma kontrol, dengan dua jenis kendala pada parameter disetel. Anda
harus mengatur controller secara manual untuk melakukan tuning sendiri, dan kemudian mengamati respon sistem menggunakan parameter disetel dengan perekam grafik. Halaman tuning sendiri berisi parameter berikut: 'St-TYP'
: tipe tune sendiri, baik pada saat start-up (tune 'StrtUP' akan diterapkan sejak awal start up atau ketika ada perubahan besar pada set point) atau pada set point (tune 'AtSPt' akan dimulai ketika proses ini dekat dengan set point).
'StEP '
: ukuran langkah Output, adalah persentase dari rentang output kontrol, dan jumlah output akan berubah oleh sementara melakuka tuning sendiri.
'HYSt'
: nilai histeresis, yang digunakan oleh Pada siklus Point Set, menentukan kapan untuk mengubah nilai output.
'St-HI'
: tune sendiri limit tinggi, yang digunakan oleh para Pada siklus Point Set, self tuning akan berhenti jika variabel (proses) d iukur melebihinya.
'St-LO'
: tune sendiri limit tinggi rendah, yang digunakan oleh para Pada siklus Point Set, self tuning akan berhenti jika variabel (proses) yang diukur turun di bawahnya.
'TEr_S'
: istilah kontrol, P, PI, atau PID.
'tYPE'
: jenis kontrol, yang digunakan pada Start-Up siklus, tipe A adalah respon tercepat dengan rasio redaman ¼, tipe B adalah respon tercepat dengan minimum overshoot.
'S-tune'
: on atau off, sedangkan controller adalah self tuning, LED menandai ST akan on, ketika sudah selesai ini LED akan berkedip, jika gagal dalam self tuning L.E.D. akan keluar dan pesan kesalahan akan ditampilkan pada awal halaman parameter.
Ketika self tuning selesai itu akan menghasilkan parameter untuk jenis aksi kontrol yang dipilih. Hal ini dapat dilihat setelah 'S-tune' sebagai parameter berikut: AdU.P, AdU.I, AdU.d; PB advisory, advisory aksi waktu integral dan waktu tindakan derivatif advisory masingmasing. Parameter berikutnya akan menawarkan kesempatan untuk menerima nilai-nilai ini, jika diterima mereka akan mengubah 'PAGE ContrL' sesuai dengan yang diinginkan. Nilai advisory harus digunakan untuk mengontrol proses. Kinerja dari P yang dicari, I dan D harus dicatat. Jika waktu percobaan memungkinkan, Anda harus mencari karakteristik dari proses dalam beberapa cara dan kemudian ulangi prosedur self-tune. Mungkin menghapus oranye bung untuk meningkatkan kapasitas tangki, atau meningkatkan laju keluaran dari
tangki. Perhatikan bagaimana nilai advisory P, I dan nilai D ubah dengan perubahan karakteristik proses.
PATCHING y
Zeigler-Nichols Tuning
1. Hubungkan kabel antara rear of 38-200 dengan ke BPR. 2. Hubungkan antara float level sensor in upper tank ke rig. 3. Hubungkan antara FLT 38- 401 dengan DD M 38- 490 di RIG 4. Hubungkan antara BPR ke interface 5. Hubungkan antara controller dengan interface sesuai gambar di bawah. 6. Hubungkan antara controller dengan interface sesuai gambar di bawah. 7. Hubungkan antara controller dengan interface sesuai gambar di bawah. 8. Hubungkan antara controller dengan interface sesuai gambar di bawah. 9. Hubungkan antara BPR dengan controller. 10. Hubungkan antara actuator dengan SV 2.
PRAKTIK y
Zeigler-Nichols Tuning
Anda harus melengkapi patching diagram 1 sebelum memulai praktik ini. Buka penuh katup MV2,
tutup katup MV3, dan buka katup SV2 menggunakan 24VDC OP. Anda akan
menerapkan metode tuning Ziegler-Nichols ke plant untuk mendapatkan aksi kontrol.
y
Self Tuning
Patching Diagram 2 harus diselesaikan sebelum praktik ini bisa dicoba. Buka penuh katup MV2,
tutup katup MV, dan buka katup SV2 menggunakan 24VDC OP. Lalu nyalakan pompa.
Controller telah diinisialisasi untuk mengendalikan proporsional saja, sehingga Anda dapat mengamati fasilitas self tuning dari titik awal yang diketahui. Biarkan sistem untuk menyesuaikan ke nilai stabil dengan offset positif.
PERTANYAAN y
Zeigler-Nichols Tuning
1. Dengan menggunakan pengaturan yang direkomendasikan dari tabel dari praktik ini dan dihasilkan di bawah ini, hitung semua parameter P, PI dan kontrol PID dari plant proses Anda. Apakah ini parameter terlihat wajar, mempertimbangkan pekerjaan sebelumnya pada ketidakstabilan dan nilai parameter?
y
Self Tuning
1.
Apakah controller dapat secara otomatis menyesuaikan diri dengan proses dan mengedepankan nilai-nilai yang menurunkan terjadinya osilasi?
2.
Apakah nilai-nilai ini mirip dengan nilai yang dihasilkan secara manual dalam dua praktik terakhir? (Parameter yang tidak diharapkan menjadi identik, tetapi mereka semua harus sama magnitudenya)
y
Pilihan Ganda
1. Tingkat peluruhan dari suatu sistem kontrol yang diperlukan adalah ¼. Jika OS1, OS2 dan OS3 yang overshoot berturut-turut, yang mana dari persamaan di bawah ini akan menghitung tingkat peluruhan? a. OS3/OS1 = ¼ b. OS3/OS2 = ¼ c. OS1/OS3 = ¼ d. OS2/OS3 = ¼ e. OS3 * OS1 = ¼ 2. Lengkapi pernyataan: 'prosedur tuning kurva reaksi melibatkan penempatan sistem kontrol menjadi state loop terbuka dan memperkenalkan input ... ... .. ' a. Eksponensial b. Langkah c. Berosilasi d. Sebanding e. Kecil
13. PENGATURAN LEVEL PI DAN PID TEORI y
PI Control Masalah
utama dengan control proporsional yang dicari terletak pada 2 tugas sebelumnya,
yaitu melekatnya offset yang dihasilkan oleh controller. Fungsi controller diperlukan untuk memperbaiki kesalahan yang berbanding secara proporsional terhadap kesalahan tersebut, dan juga dapat menunjukkan kesalahan yang sangat kecil sekali menggunakan cara finite. Untuk menghapus kesalahan yang terjadi maka menggunakan gerak control yang akan menghasilkan gaya control kepada kesalahan yang nol. Ini dilakukan dengan memasukkan komponen-komponen tambahan kedalam control usaha yang hitungannya salah. Kemudian dilanjutkan dengan mengubah kesalahan sampai nol, yang seharusnya menghapus seluruh kesalahan. Pengatur yang menggunakan perhitungan integral di bentuk sebagai control penghapus otomatis. Mereka akan menjelaskan sebuah gerakan proporsional dan gerakan integral. Jumlah penggerak integral di control dengan variable T, yang disebut reset time. Kontrol gaya untuk proses ini di jelaskan dengan : Uc = Up+Ur Dimana : Up = bentuk proporsional; Ur = bentuk integral.
Dari tugas sebelumnya, kita dapat membuat dari bentuk proporsional dengan : Up = K*e Bentuk reset Ur, dideskripsikan sebagai berikut: Ur = ( K/Tr) ´ e dt Reset, Ur, digambarkan oleh:Ur = (K / Tr) ´ e dtYang menunjukkan posisi waktu reset konstan, Tr.
Sehingga upaya pengendalian kini dapat ditentukan oleh ekspresi berikut:Uc = K (e + (1 / Tr)
´ e dt)Ini menjelaskan tindakan controller ulang otomatis.Gambar 1Diagram di atas adalah contoh kontrol yang proporsional sebelumnya, di mana;Uc = K * eDiagram di bawah menunjukkan upaya pengaturan kontrol baru untuk menghasilkan kontrol PI. Sekarang Anda bisa melihat kedua unsur yang berbeda Uc,Ur adalah istilah reset dan Up adalah istilah proporsional.
Waktu reset konstan, Tr, adalahvariabel yang sangat penting karena kontrol kontribusi merupakan tindakan penting dalam rangka kontrol terhadap panjang waktu tertentu. Jika integrator diberi masukan
jangka langkah waktu yang tetap, respon adalah ramp.
Kemiringan ramp adalah dikontrol oleh Tr, sedangkan Tr kecil adalah perubahan menurun. Dengan menurunnya perubahan, kontribusi integral( integrator) akan menjadi besar dalam waktu yang diberikan, dan waktu yangdibutuhkan untuk mengurangi kesalahan ini akan pendek.Sayangnya tidak mungkin untuk tetap mengurangi Tr, meningkatkan pengaruh integral( integrator) , untuk menghapus kesalahan semua. Seperti dengan band proporsional, akan ada tingkat minimum waktu ulang konstan yang membuat sistem tidak stabil dan ini harus dihindari. Pada tingkat minimum pengaruh integral ( integrator) akan terlalu besar untuk sistem akan menghasilkan osilasi. reset penyelesaian masalah A mendapatkan Terhadap terjadi saat menggunakan normal '(bukan ekstrim) nilai Tr adalah' '. Ini adalah ketika peningkatan upaya pengendalian tidak mengurangi kesalahan. Hal ini dapat disebabkan oleh kesalahan dalam sistem kontrol, seperti katup kontrol terbuka penuh. Jika ini terjadi, upaya kontrol akan membangun karena aksi kontrol mencoba untuk mengurangi kesalahan, tetapi tidak berhasil. Ketika kesalahan jelas, kesalahan akan turun dengan cepat karena upaya pengendalian sangat tinggi. Output dari controller, di sisi lain,
tidak dapat turun karena aksi reset yang sedang diberikan. Hal ini akan tetap hingga nilai diukur telah didorong diluar set point, menghasilkan kesalahan yang berlawanan, untuk waktu yang cukup lama untuk membatalkan penyelesaian kontrolini. Hasil bersih dari tindakan ini adalah bahwa akan ada overshoot besar dari nilai yang diukur, dan penundaan signifikan sebelum sistem berada di bawah kendali kontrol lagi. Penyelesaian Anti reset adalah teknik tergabung dalam controller modern, termasuk 38-300 yang Anda gunakan, yang membatasi tindakan mengintegrasikan keluaran pengendali. Hal ini akan mencegah penyelesaian dari upaya kontrol, yang akan mengurangi overshoot dan memulihkan cepat.Integral atau reset tindakan ditutupi lagi dalam penugasan 14, jadi jangan khawatir jika YPU belum sepenuhnya grased subjek belum. Tiga practicals dalam tugas ini akan memperkenalkan PI dan PID, dan penugasan berikutnya akan berhubungan dengan pengembangan ide-ide ini. Teori di balik setiap jenis kontrol tertutup lagi, dan PI / PID kontrol yang diterapkan pada proses yang diukur nilai adalah aliran.Teori tentang tindakan derivatifUpaya pengendalian yang dihasilkan dengan pengontrol PID adalah sebagai berikut;Uc = K [e + (1/Tr) ´ dt e + Td (de / dt)].
TEORI y
Derivative Action Derivative Action and Proportional Plus Integral Plus D erivative (PID) Control
Seperti yang disebutkan secara singkat, kontribusi derivatif adalah berbanding lurus denganlaju perubahan deviasi antara nilai terukur dan set point. Akibatnya, istilah derivatif akan secara sementara defiasi positif ini meningkat, dan sementara negatif deviasi menurun. Mengingat tindakan controller, sementara kesalahan meningkat, istilah derivative akan meningkatkan upaya pengendalian, dengan ukuran kenaikan ditentukan oleh laju perubahan ODF kesalahan. Ketika kesalahan menurun, istilah derivatif akan mengurangi upaya pengendalian sebagai laju perubahan kesalahan menurun. Ditambah dengan proporsional, ini menghasilkan efek pengereman sebagai nilai diukur mendekati set point. Efek keseluruhan dari istilah derivatif adalah untuk meningkatkan kecepatan respon, untuk meningkatkan osilasi redaman, dan untuk mengurangi ukuran overshoot. tindakan derivatif akan memainkan peran tidak dalam di kontrol proporsional. Offset ini adalah kesalahan steady state, tidak memiliki tingkat perubahan karena tidak tergantung waktu, dan turunan dari ini akan menjadi nol. Sayangnya tindakan derivatif yang tidak dapat diterapkan untuk setiap situasi kontrol. Karena tidak cocok untuk sistem dengan lingkungan yang bising. Noisy mengandung komponen sinyal frekuensi tinggi, yang diperkuat oleh tindakan derivatif. Komponen ini diperkuat frekuensi tinggi akan muncul pada keluaran kontrol, dan akan menyebabkan
perubahan besar di posisi actuator. Meskipun tidak dapat mempengaruhi rencana untuk sebagian besar (karena dinamika tanaman biasanya akan bertindak sebagai filter untuk frekuensi tinggi), perubahan yang cepat akan hampir dertainly mempersingkat masa pakaiactuator.Frekuensi tinggi juga dapat menyebabkan fluktuasi power supply.harus dipahami bahwa tindakan derivatif yang paling berhasil digunakan di sistem dengan variabel pengubah yang cepat. Kecepatan reaksi dari variabel tingkat dan aliran dalam sistem ini tidak cukup cepat untuk 'menunjukkan - off' potensi tindakan derivatif. Kenyataan ini akan didemonstrasikan kemudian selama controller diri. Controller memutuskan pada tingkat yang paling tepat dari band proporsional, integral dan derivatif untuk mengendalikan proses yang terhubung. Tingkat tindakan derivatif yang diperlukan akan terlihat sangat kecil.katup servo memungkinkan laju alir untuk mengubah cukup cepat untuk memerlukan banyak tindakan pengereman karakteristik komponen derivatif. Namun, ada situasi tertentu di mana istilah derivatif penggunaan besar. Sebuah motor servo dirancang untuk merespon sinyal input yang berkaitan dengan kecepatan tertentu. Sebuah input gelombang persegi untuk motor servo latihan reaksi motor ke ful. Jika motor servo sedang didorong oleh gelombang persegi amplitudo besar respon motor akan mirip dengan grafik di bawah ini. Hal ini dapat dilihat bahwa ada tingkat besar overshoot pada perubahan arah gambar
Grafik kedua di bawah mengilustrasikan perbedaan penambahan tindakan derivatif bisa membuatrespon dari sistem seperti itu.Masih ada tingkat overshoot tertentu, tetapi efek pengereman mengurangi overshoot ini ke minimum
Hal ini dapat dilihat bahwa tindakan derivatif menurunkan overshoot respon cukup.
TEORI y
Kontrol PID Proportional Plus Integral Plus Derivative (PID) Control
Upaya pengendalian PID controller terdiri dari tiga istilah. Setiap istilah memainkan bagian sendiri yang spesifik dalam pengendalian proses, dan masing-masing membutuhkan pemikiran yang cermat untuk beroperasi sebaik-baiknya. Ketiga istilah telah diperkenalkan. Selama tiga practivcals berikutnya, dan juga tugas berikut, penerapan metode ini kontrol ke proses
riil
akan
dieksplorasi.
Pada
bagian
ini
teori,
tujuannya
adalah
untuk
mempertimbangkan tiga jenis kesalahan. Untuk tiap tipe, tiga istilah kontrol akan dipertimbangkan, untuk menentukan apa yang masing-masing efek adalah memiliki pada kontrol pada upaya kontrol yang dihasilkan untuk menghapus kesalahan itu.Untuk menyederhanakan contoh berikut, beberapa asumsi akan dibuat, baik PB dan waktu reset yang cukup tinggi untuk menghindari ascilation, dan waktu derivatif ufficiently rendah untuk menghindari oscilation.Diagram di bawah menunjukkan kasus kesalahan yang akan dipertimbangkan; Kurva menunjukkan pola setiap jenis kesalahan, bagaimana masing-masing akan terus berlanjut jika itu bisa dikoreksi.
Ini tidak akan benar-benar terjadi sejak controller apapun akan mengambil beberapa tindakan untuk menghapus kesalahan tersebut, apakah ini adalah tindakan yang benar yang akan diambil atau tidak. Kasus a), kesalahan konstan (offset): Istilah proporsional tidak akan mampu menghapus kesalahan ini karena bergantung pada exixtence kesalahan untuk menghasilkan setiap upaya kontrol. Tindakan (integral) reset akan hadir, mengurangi kesalahan. Sebagai kesalahan berkurang, demikian juga akan tindakan reset.
Tindakan derivatif hanya akan hadir ketika tindakan ulang telah mulai mengurangi kesalahan (karena derivatif adalah laju perubahan kesalahan). Hal ini akan mengurangi upaya pengendalian, pengereman pendekatan dari nilai diukur untuk setpoint dan merapikan setiap overshoot yang mungkin terjadi. Kasus b), kesalahan meningkat (Grafik) Istilah porportional akan mencoba untuk menghapus, tetapi tindakan tersebut hanya akan tergantung pada ukuran erorr, bukan laju perubahan. Untuk kesalahan meningkat, tindakan ulang akan meningkat secara eksponensial. Tapi karena istilah lainnya akan menurunkan kesalahan ini akan segera menjadi peningkatan yang gradien mengalami penurunan. Tindakan derivatif akan menjadi istilah penting karena sebanding dengan laju perubahan kesalahan. Kombinasi dari istilah-istilah ini akan memaksa upaya kontrol untuk memperlambat kesalahan, sampai akhirnya berubah arah, dan nilai diukur mendekati set point. Semakin dekat sampai ke titik yang ditetapkan, semakin lambat akan mendekati set point, semakin lambat itu akan mendekati, karena tindakan proporsional menurun, mengurangi upaya pengendalian dan sehingga laju perubahan kesalahan, dan sehingga tindakan derivatif. Kasus c), kesalahan meningkat (B gradien, B>> A): Ini adalah kasus yang sangat mirip dengan se belumnya, tapi karena laju perubahan kesalahan yang lebih besar, tindakan derivatif akan jauh lebih besar, peningkatan upaya pengendalian, dan memperbaiki proses yang lebih cepat daripada jika tidak ada tindakan derivatif. LATAR
y
BELAKANG
Pengantar The Procon 38 Seri Sistem
The Procon sistem seri 38 adalah penanganan lengkap dengan segala aspek kontrol proses. Ini mencakup proses pengendalian perangkat keras yang relevan, monitoring dan device antarmuka, sebuah controller standar industri, dan manual pengajaran yang menyertainya serta perangkat lunak. Perangkat lunak ini menyediakan teori, tujuan dan pertanyaan yang berkaitan dengan setiap praktik. Procon juga memberikan pengukuran dan tampilan grafis dari hasil secara real time menggunakan PC berbasis virtual instrumentasi, dan kontrol otomatis proses pada saat diperlukan. Perangkat lunak ini memungkinkan kontrol eksternal, dan secara praktis mengembangkan dan pengetahuan Anda tentang kontrol proses akan meningkat, PC akan mengambil alih
fungsi pengendali sehingga algoritma kontrol yang berbeda dapat dibangun dan dievaluasi, dan semua aspek pengendalian industri modern dapat diselidiki. 1. PI Pengendalian Tingkat Praktis
PI Pengendalian Tingkat Praktis akan mulai dengan tindakan reset dimatikan. Ini akan meninggalkan proses situasi kontrol proporsional, yang Anda telah bertemu sebelumnya. Dengan melakukan ini Anda bisa membiasakan diri dengan kontrol proporsional lagi sebelum menambahkan aksi reset. Sebagaimana disebutkan di bagian teori, tindakan ulang mendekati nol dengan meningkatnya waktu ulang menuju tak terhingga. Dalam hal, controller 38-300 ketika Tr diatur ke 7201 detik tindakan reset MATI. Ketika praktis dimulai, komputer Anda akan mengatur hal ini. Akan ada panel kontrol pada layar untuk mengubah Tr dan sebelah ini akan ada sebuah tombol ON / OFF. Dengan mengklik pada tombol panel kontrol akan diaktifkan dan Anda dapat memperkenalkan tindakan reset. Bila memungkinkan, kisaran akan Tr 0 hingga 100 kedua, ini akan cukup untuk mengeksplorasi tindakan reset. Lengkap Tr, 0-7200 detik, tentu saja tersedia melalui tombol manual di bagian depan kontroler. Adapun beberapa practicals dalam tugas sebelumnya. Hanya bagian dari lengkap akan ditampilkan oleh perekam chart (0 - 500% bukan dari 0 - 100%), sehingga menutup daerah yang dapat diamati. Ini berarti bahwa rentang dari set point secara efektif terbatas, tetapi jika lengkap yang akan ditampilkan, tingkat offset tidak dapat dihargai (ini perbedaan penting antara P dan kontrol PI ). Anda akan dapat bervariasi mengikuti dengan bar kontrol pada layar, set point, pita proporsional (PB), dan waktu reset atau tidak terpisahkan (Tr). Anda harus sudah memiliki pemahaman yang baik tentang PB dari pekerjaan sebelumnya, tapi sekarang Anda akan dapat mengetahui pengaruh berbagai Tr, seorang d juga bagaimana dua parameter dasi masukDalam hal karakteristik yang dinamis, sistem kontrol level lambat. Ketika parameter perubahan untuk mengamati efek mereka, Anda harus membiarkan banyak perilaku waktu untuk menjadi jelas. Mungkin butuh satu atau dua menit untuk proses untuk mencapai kondisi mapan, sehingga Anda harus memungkinkan hal tersebut sebelum memikirkan offset, dll. 2. Batasan kontrol PIIni praktis
Batasan kontrol PIIni praktis akan digunakan untuk menunjukkan kekurangan kontrol proporsional plus integral. Tidak seperti 1 praktis, 38-300 akan diinisialisasi untuk mulai
kontrol PI segera, dan dengan mengubah parameter yang tersedia, kelemahan akan ditemui.Sebagaimana dijelaskan dalam teori, tindakan integral atau reset digunakan untuk menghapus kesalahan konstan atau offset. Kontribusi tepat dari istilah reset dikontrol oleh parameter waktu ulang, Tr. Jika ini ditetapkan salah upaya pengendalian termasuk tindakan reset bisa terlalu besar, dan akan menghasilkan osilasi. Hal i ni diamati dalam 1 praktis.Ini praktis akan menyelidiki laju perubahan kesalahan, dan respon sistem untuk kesalahan yang. Ini adalah kurangnya reaksi terhadap laju perubahan kesalahan dengan pengontrol PI yang telah menghasilkan kebutuhan akan metode kontrol lebih lanjut; kontrol PID. Anda akan memaksa untuk mengubah kesalahan sangat cepat, dan mengamati pengaruh pada upaya pengendalian dan respon sistem, membandingkannya dengan respon terlihat dalam praktis pertama. Sementara kesalahan berubah relatif lambat (biasanya, jika salah satu dinamika sistem lambat, maka semua yang lambat), kontrol PI tersebut cukup untuk mempertahankan kondisi operasi prtedefined. Dengan tingkat cepat perubahan kesalahan, controller rthe tidak dapat mengambil tindakan ekstra ke account untuk ini.Menggunakan fungsi merekam dan pemutaran akan memungkinkan Anda untuk dengan mudah membandingkan jejak dari algoritma kontrol yang berbeda, selama ini praktis dan juga antara practicals lainnya..Anda juga harus berusaha untuk menghasilkan ketidakstabilan / osilasi, sehingga tingkat di mana ia terjadi dapat ditemukan. Dalam aplikasi industri ini harus dikenal, sehingga bisa dihindari.Saat ini praktis dimulai, PB akan diset 50, yang lebih tinggi daripada di practicals sebelumnya. Hal ini memungkinkan efek dari tindakan integral harus dilihat lebih jelas sebagai Tr akan memiliki pengaruh lebih besar pada respon. Dengan keuntungan sistem yang besar PB, lebih kecil dan tingkat offset dari tindakan proporsional besar. Untuk menghapus tindakan ini offset integral harus besar dan begitu Tr akan bb kecil (sejak Tr dan jumlah komponen integral Aree berbanding terbalik). Karena itu, panel kontrol untuk Tr hanya akan pergi antara 1% dan 60%. Anda tentu saja akan dapat menggunakan nilai di luar kisaran ini dengan 38 - 300's kunci manual. 3. PID control level
Uthis praktis akan menunjukkan kepada Anda penuh tiga istilah, PID kontrol seperti diterapkan pada kontrol level cairan di tangki atas. Anda akan dapat bervariasi band proporsional (mengubah keuntungan yang mengubah kontribusi istilah tindakan proporsional). Integral tindakan waktu (atau waktu reset, detrmining kontribusi istilah tindakan reset), dan waktu tindakan derivatif (menentukan kontribusi istilah tindakan derivatif).Ini adalah pengenalan pertama Anda untuk mengontrol PID penuh, dan itu adalah contoh sederhana dari jenis kontrol. Dalam tugas berikut bb algoritma ini akan
diterapkan pada proses yang berbeda, yang memungkinkan ide-ide bertemu di sini yang akan dibangun di atas dan expanded.the komponen turunan dari upaya pengendalian enakbles kesalahan cepat berubah dan mengambil tindakan ekstra ke account untuk itu. Dengan menerapkan upaya pengendalian yang tidak hanya berbanding lurus dengan kesalahan, respon tanaman telah diperbaiki. Sekarang ada unsur tindakan kontrol yang sebanding dengan laju perubahan kesalahan.Ini adalah elemen baru yang sangat penting dalam beberapa situasi. Sebuah peningkatan besar-besaran dari arus masuk ke tangki, yang disebabkan oleh kegagalan di tempat lain di sebuah pabrik misalnya, bisa mengakibatkan overflow. Dengan menerapkan upaya pengendalian yang sangat besar, waktu yang dibutuhkan untuk membalikkan arah sistem (terhadap kegagalan) telah berkurang. itu adalah menghasilkan overcompensation untuk kesalahan ekstra untuk menghentikan kemajuannya.Tapi Hal ini tidak hanya overcompensation bahwa tindakan derivatif menawarkan kepada sistem. Sebagai nilai terukur dari suatu sistem pendekatan set point-nya, laju perubahan kesalahan akan menurun sebagai tindakan proporsional mengurangi. mengurangi tingkat kesalahan ini akan menghasilkan kontribusi kontrol negatif dari istilah derivatif, mengurangi upaya pengendalian lebih lanjut. Ini berlaku efek melanggar dengan upaya kontrol, dan mengurangi kemungkinan overshoot.Tindakan derivatif akan menarik sistem dari kegagalan dengan memproduksi suatu usaha pengendalian terlalu besar, dan memperlambat pendekatannya terhadap set point dengan tujuan mencegah overshoot.
PATCHING Hubungkan kabel antara rear of 38-200 dengan ke BPR. Hubungkan antara float level sensor in upper tank ke rig. Hubungkan antara FLT 38- 401 dengan DD M 38- 490 di RIG Hubungkan antara BPR ke interface Hubungkan antara controller dengan interface sesuai gambar di bawah. Hubungkan antara controller dengan interface sesuai gambar di bawah. Hubungkan antara controller dengan interface sesuai gambar di bawah. Hubungkan antara controller dengan interface sesuai gambar di bawah. Hubungkan antara BPR dengan controller. Hubungkan antara actuator dengan SV 2.
PRACTICAL y
PI control of level
You must complete patching diagram 1 before beginning this practical. Fully open MV2, close MV3, and switch on the pump. Once your computer has completed the initialization of the
controller, switch it to automatic mode with the Auto/Manual key
y
PI control of level
Practical 2 (limitations of PI Control) Patching diagram 2 must be complete before beginning this practical. Fully open MV2, close MV3, and switch on the pump. When initialisation is complete switch the controller to
automatic mode. ractical 3 (PID Control of Level) Patching diagram 3 must be complete before this practical can be attempted. Fully open MV2, close MV3, and switch on the pump. When initialization is complete switch your controller to automatic mode.
Q UESTION Q uestion for practical 1 (PI control level)
1. Explain the behavior of the parameter propotional band, and describe how it affects the process characteristics? ( you should have a pretty good idea about PB from this and the two previous assignments) 2. Discuss integral action, and the differences between proportional and proportional+integral control. What part does the reset time Tr play and how does it determine the contribution of the reset component? 3. Can you now reduce the offset produced by proportional control to zero? 4. How readly did the system oscillate when the integral action was turned on? Q uestion for practical 2 (PI
Control Limitations)
1. How does proportional band affect the response time of the controller? ( condiser what PB is and how it influences the control effort) 2. Recall he simple equations met in earlier the ory sections, and explain how PB and Tr can be traded off against each other to produce a desired control action? 3. Why must the integral action be large if PB is large (explain each step linking these two parameters)? Q uestion for practical 3
1. Discuss the effect of derivative action, both theoretically and experimentally. What will it do to a process plant and controller? 2. How do the three control effort parameters determine the response of the controller? Are their values critical, or could a particular controller responses be provided by a range of parameters? 3. Can you foresee any possible problems with PID control, in particular the derivative element of the control effort, that would become apparent when controlling a dynamically fast system? (consider this question carefully but do not worry if you are unable to answer it as this will be considered in the next assignment) Q uestion for practical 4 (multiple choise)
1. PI control has the benefit of being able to provide a control effort for zero error. Why is this beneficial? a. The process reacts quickly and oscillates around the set-point. b.
The process reacts slowly at first, but quickens to ward the set-point.
c. The process can reach its exact set-point and still be controlled.
d. The process settles quickly to its set-point. e. The process reacts slowly and precisely to set-point alterations.
