산업 자동화 제어 분야에서는 PID 제어 루프가 널리 사용됩니다. 그러나 작동 중에 동위상 진동,-위상-위상 진동 및 비-부드러운 진동과 같은 다양한 유형의 진동을 자주 접하게 됩니다. 이러한 문제는 시스템 불안정을 초래할 뿐만 아니라 전체 생산 공정의 안전성과 효율성을 저하시킬 수도 있습니다. 이 기사에서는 이러한 세 가지 유형의 진동의 특성과 참고용으로 해당 대책에 대해 설명합니다.
I. 동-위상 진동
동위상 진동에서는-프로세스 변수와 컨트롤러 출력이 동일한 상승, 하강 및 변곡점을 나타냅니다. 두 곡선은 유사하거나 대칭입니다. 이러한 유형의 진동은 외부 방해나 과도한 비례 이득으로 인해 발생하는 경우가 많습니다.
해결책:비례 이득을 1/3로 줄여보고-진동이 악화되는지 관찰해 보세요. 진동이 심해지면 이는 문제가 부적절한 PID 매개변수 설정으로 인한 것이 아니라 외부 방해로 인한 것일 수 있음을 나타냅니다. 이 경우에는 매개변수를 복원하고 튜닝을 위한 외란의 원인을 식별하는 것이 좋습니다. 발진이 동위상이고 과도한 비례 이득으로 인해 발생하는 경우 비례 이득을 1/3-줄이면 발진이 제거되는 경우가 많습니다.
II. -위상 진동의-외
역-위상 진동에서 프로세스 변수와 PID 컨트롤러 출력은 한 쌍의 최고점과 최저점을 나타내며 두 곡선은 반대 위상으로 상승 및 하강합니다. 이러한 유형의 진동은 의심할 여지 없이 과도한 적분으로 인해 발생합니다.
해결책:진동 주기와 일치하는 값으로 적분 시간을 설정해 보십시오. 자체 균형 시스템의 경우 비례 게인을 1/3로 줄이면-위상 변동이-제거되지만-폐쇄{5}}루프 성능은 약간 저하될 수 있습니다. 그러나 적분기 시스템의 경우 비례 이득을 줄이면 위상 진동의-주파수 외-가 더 심각하고 낮아질 수 있습니다.
III. 부드럽지 않은-진동
비-부드럽지 않은 진동에서는 프로세스 변수와 컨트롤러 출력이 각각 구형파와 톱니파를 나타냅니다. 이러한 유형의 진동은 종종 제어 밸브의 비선형성으로 인해 발생합니다.
해결책:원활하지 않은 진동을 해결하려면 일반적으로 윤활, 패킹 풀기, 밸브 스템 곧게 펴기, 수동 밸브 또는 바이패스 조정, 포지셔너 매개변수 조정, 밸브 교체 등 제어 밸브 조정이 필요합니다. 이러한 경우 PID 매개변수를 조정하는 것은 종종 소용이 없으며 조정 방법의 타당성에 대해 의문을 제기할 수 있습니다.
IV. 결론 및 권장 사항
PID 자동 제어 루프에서 발진 문제를 해결할 때 먼저 비례 이득을 줄이는 것을 고려해야 합니다. 이는 동위상 및 역위상-위상 진동을 모두 해결하는 데 선호되는 방법이기 때문입니다.- 자가 균형 시스템의 경우-PI 제어는 간단하고 효과적이며 강력하고 널리 적용 가능합니다. 최고 성능이 우선순위가 아닐 때 탁월한 선택입니다. 최고 성능이 우선순위가 아닌 자체{6}}균형 시스템의 경우 PI 제어는 간단하고 효과적이며 강력하고 널리 적용 가능합니다. 이는 PI 제어가 업계에서 널리 사용되는 이유이기도 합니다. PI 컨트롤러의 궁극적인 성능은 제어 대상의 사용 가능한 모델 정보에 따라 달라집니다. 궁극적인 폐쇄 루프 성능을 더욱 뛰어넘기 위해 엔지니어는 계단식 피드포워드를 구현하거나 장비를 업그레이드하는 등 시스템 아키텍처를 개선하는 경우가 많습니다.{11}} 학문적으로 연구자들은 더 나은 알고리즘으로 하드웨어 제한을 보완하여 PID 알고리즘을 개선하는 경우가 많습니다. 이러한 요구 사항은 실제 생산에서는 거의 발생하지 않습니다. 대개는 불합리한 매개변수와 불충분한 외란 제거로 인해 발생하는 진동을 해결하는 데 중점을 두고 있습니다. 현장에서 단일{15}}루프 제어가 널리 사용된다는 사실은 자동화에 여전히 상당한 개선 여지가 있음을 나타냅니다. 단일{16}}루프 성능, 밸브 위치 활용 및 설정점 유연성, 다중 변수 조정 및 제약 조건 최적화 등 PID 튜닝은 작업의 일부일 뿐입니다. 안전성과 효율성을 더욱 향상시키려면 프로세스 제어가 이러한 영역에 더 중점을 두어야 합니다.
공정 제어에서는 정확한 모델을 얻기 어렵고 순수한 지연이 일반적인 현상입니다. 이것이 바로 새로운 알고리즘이 끊임없이 등장함에도 불구하고 PID가 프로세스 제어 분야에서 계속 인기를 끄는 이유일 수 있습니다.- PID는 피드백과 결합될 때 매우 강력합니다! 이것이 인식되면 특정 튜닝 방법은 덜 중요해집니다. 폐쇄-루프 성능과 PID 기능에 영향을 미치는 경계를 이해하는 것이 훨씬 더 중요합니다.