Kwalifikacja: ELM.04 - Eksploatacja układów automatyki przemysłowej
Zawód: Technik automatyk
Kategorie: Układy sterowania Regulacja i automatyka
W celu ustalenia nastaw regulatora PID metodą Zieglera-Nicholsa, wykonano serię doświadczeń na podstawie których wyznaczono wartości wzmocnienia krytycznego Kkr = 3,5 oraz okresu oscylacji Tosc = 1,2 ms. Na podstawie tabeli określ, które człony pracującego w układzie regulatora należy skorygować, jeżeli jego obecne nastawy parametrów wynoszą: KP=2,1, TI=0,2 ms, TD=1,4 ms?
| Rodzaj regulatora | Człon proporcjonalny | Człon całkujący | Człon różniczkujący |
|---|---|---|---|
| parametr KP | parametr TI | parametr TD | |
| PID | 0,60•Kkr | 0,50•Tosc | 0,12•Tosc |
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Odpowiedź jest trafiona, bo opiera się na precyzyjnym porównaniu zalecanych nastaw regulatora PID wg metody Zieglera-Nicholsa z rzeczywistymi wartościami podanymi w zadaniu. Według tej metody, dla zadanych wartości wzmocnienia krytycznego K<sub>kr</sub> = 3,5 i okresu oscylacji T<sub>osc</sub> = 1,2 ms, poprawne parametry nastaw to: K<sub>P</sub> = 0,6·3,5 = 2,1, T<sub>I</sub> = 0,5·1,2 = 0,6 ms, T<sub>D</sub> = 0,12·1,2 = 0,144 ms. Widzisz więc od razu – parametr K<sub>P</sub> jest dobrany prawidłowo (dokładnie 2,1), natomiast T<sub>I</sub> jest za niski (powinno być 0,6 ms, jest tylko 0,2 ms), a T<sub>D</sub> mocno za wysoki (powinno być 0,144 ms, a jest aż 1,4 ms). W praktyce, takie rozbieżności mogą mocno wpłynąć na jakość regulacji: za małe T<sub>I</sub> spowoduje, że regulator będzie zbyt szybko próbował eliminować uchyb, co może prowadzić do niestabilności, a zbyt duże T<sub>D</sub> spowoduje, że układ stanie się nadmiernie wrażliwy na nagłe zmiany sygnału, co najczęściej prowadzi do szumów i pogorszenia jakości sterowania. Z mojego doświadczenia, jeśli już poprawia się nastawy PID, to właśnie człony całkujący i różniczkujący najczęściej wymagają delikatnego strojenia – bo proporcjonalny łatwo wyczuć na oko, ale te dwa pozostałe potrafią naprawdę namieszać w pracy układu. Przemyślane podejście do strojenia PID zgodne z wytycznymi Zieglera-Nicholsa to dobra praktyka, szczególnie w automatyce przemysłowej, gdzie liczy się powtarzalność i stabilność procesu.