Настройка пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора (ПИД-регулятор) — обычное дело для инженеров, специализирующихся на управление процессами. В этом случае «настройка» относится к изменению параметров, относящихся к зоне пропорциональности контроллера, интегральному действию и производному действию. Существует несколько методов расчета параметров настройки вручную и множество программных пакетов, которые можно использовать для автоматической настройки контроллеров в химическом процессе. Прежде чем начинать любую настройку, инженеру крайне важно сначала исследовать настраиваемый контур управления и влияние контура управления на систему в целом.
Производительность автоматического контроллера можно регулировать и изменять, изменяя параметры настройки контроллера. При настройке ПИД-регулятора обычно можно изменить три параметра: полосу пропорциональности, интегральное действие и дифференциальное действие. Они представлены первым, вторым и третьим членами классического алгоритма PID, соответственно u = KP e + KI ∫ e dt + KD de/dt.
Термин u представляет обратный сигнал; KP — пропорциональный коэффициент усиления; e — ошибка или смещение, представляющее собой разницу между текущим значением и заданным значением контроллера; KI — интегральный коэффициент усиления, KD — производный коэффициент усиления; а t — время. Преобразование Лапласа этого уравнения можно записать как KP + KI/s + KDs.
Перед настройкой ПИД-регулятора инженер должен сначала изучить процесс, который необходимо настроить, чтобы определить, не является ли неправильная настройка причиной сбоев или есть ли другая определяемая причина, например неисправность или поломка оборудования. Изменения в настройке будут иметь очень малое значение, если будет обнаружено, что истинной причиной непостоянства является заедание управляющего клапана, поломка инструменты или ошибки в логике системы управления. Только после тщательного изучения процесса и проверки работоспособности полевых приборов можно приступать к настройке.
Есть несколько методов, используемых инженерами-химиками, электриками и приборостроителями для настройки ПИД-регулятора. Метод Циглера-Николса является одним из таких примеров, в котором используется предельный коэффициент усиления и предельный период процесса для расчета агрессивных параметров настройки для схем только P-, только PI- и PID-регулирования. Другие схемы управления, такие как метод Тайреуса-Луйбена, разработаны для уменьшения колебаний системы. Метод, используемый для настройки ПИД-регулятора, может определяться характером самого контура управления.
В общем, увеличение коэффициента усиления контроллера заставит контроллер действовать более агрессивно. Более интегральное действие поможет уменьшить смещение между установившимся значением и желаемой уставкой, но может привести к колебаниям, если используется слишком много. Термин производной используется, чтобы помочь остановить быстрое изменение текущего значения контроллера. Это только эвристики, дающие общее представление о влиянии каждого из классических параметров настройки.
Многие пакеты распределенных систем управления (DCS) включают программное обеспечение, которое можно использовать для автоматической настройки контуров управления. Эти программные пакеты часто настраивают процессы, анализируя предыдущую производительность или автоматически выполняя методы тестирования, описанные в установленных процедурах настройки. Как и в большинстве процедур, после завершения основной процедуры настройки инженер должен выполнить тонкую настройку и небольшие корректировки в соответствии с процессом.
