Điều chỉnh PID

[thosan2sung]

chào các bạn, mình đang tìm hiểu về bộ điều khiển PID trong công nghiệp.
Theo mình được biết thì hiện nay trong công nghiệp người ta thường sử dụng các bộ điều khiển PID để điều khiển các quá trình như nồng độ, áp suất, lưu lượng ... Nhưng mình không hiểu tại sao lại sử dụng PID mà không sử dụng các luật điều khiển khác.
Rất mong các bạn và các anh có kinh nghiệm chia sẻ vấn đề này. Cảm ơn nhiều

[thieuan]

Tại vì PID đơn giản, dễ thực thi, dễ tính toán các bộ tham số. Và thực tế cũng có quá nhiều các phương pháp để tính toán các tham số cho PID.
He he tôi cũng đoán vậy chứ thực ra cũng không biết tại sao người ta lại sử dụng PID mà không sử dụng các luật điều khiển khác.
Nhưng nói chung với các quá trình như nồng độ, áp suất, lưu lượng thì thường người ta sử dụng PI (cũng còn tuỳ xem có cần phải tăng tốc độ đáp ứng không). Còn điều khiển nhiệt độ thì dùng PID...

[phuc0709]

theo bạn thosan2sung thì luật điều khiển khác là luật gì ? Mình nghĩ là các luật điều khiển cơ bản nhất hiện này vẫn là P, PI, PD hoặc gọi chung nhất là PID thôi.

[thosan2sung]

Theo mình vẫn còn các luật điều khiển khác như điều khiển logic trong PLC, điều khiển mờ, nơron. Thực tế cũng sử dụng PLC nhiều lắm chứ nhưng tại sao người ta lại chỉ sử dụng PID cho các bài toán điều khiển mà mình nói ở trên?

[HaiAu2005]

Để hiểu tại sao người ta lại dùng luật điều khiển PID (tỷ lệ, tích phân và vi phân) trong nhiều hệ điều khiển thì các bạn có thể đọc thêm thông tin ở địa chỉ sau:

http://en.wikipedia.org/wiki/PID_control

Một số bạn đã trả lời đúng rồi đó: luật điều khiển PID là một thuật toán điều khiển dễ và đơn giản nhất ở các khía cạnh: lý thuyết đơn giản, dễ chế tạo, dễ áp dụng, dễ sử dụng... mà vẫn đạt hiệu quả là đáp ứng được việc điều khiển một quá trình nào đó ở giá trị mong muốn.

Các bộ điều khiển PID có trên thị trường thường được đóng gói thành "một cục" sẵn rồi, khi lắp đặt vào hệ thống không cần phải làm gì thêm ngoài việc đặt cho nó ba tham số khuếch đại điều khiển Kp, Ki (hoặc Ti), và Kd (hoặc Td), và thông thường bộ điều khiển PID chỉ dùng cho đối tượng có một đầu ra và một đầu vào. Bộ điều khiển PID hiện nay có hai loại: analog và digital, loại analog thì thường dùng mấy chiết áp để đặt ba khuếch đại, còn loại digital (sử dụng chip) thì có thể nhập khuếch đại qua một bàn phím và một LCD nho nhỏ.

Kỹ thuật sử dụng PLC (programmable logic controller - bộ điều khiển lô gíc khả trình) thì có lẽ lại là khác với luật điều khiển PID & bộ điều khiển PID, bạn có thể xem thông tin ở địa chỉ sau sẽ thấy sự khác nhau giữa PID controller và PLC:

http://en.wikipedia.org/wiki/Program...gic_controller

Để sử dụng được PLC đòi hỏi bạn phải có PLC (là một thiết bị có rất nhiều terminals cho inputs và outputs), máy tính (có thể là máy tính thông thường hoặc dạng máy tính gọn nhẹ dùng trong công nghiệp) và phần mềm kèm theo, đồng thời bạn cũng cần phải lập chương trình điều khiển nữa. Sử dụng PLC bạn cũng có thể lập chương trình điều khiển dựa vào luật điều khiển PID:

"PLCs may include logic for single-variable feedback analog control loop, a "proportional, integral, derivative" or "PID controller." A PID loop could be used to control the temperature of a manufacturing process, for example."

Hải Âu
www.dieukhien.net

[thosan2sung]

Cảm ơn anh Hải Âu nhiều!
thật sự thì em cũng đã tìm hiểu về vấn đề này và đã có câu trả lời.
Bộ PID được dùng nhiều vì nó đơn giản dễ sử dụng, hiệu quả, tốc độ đáp ứng nhanh và đặc biệt là giá thành rẻ.
Các bạn cũng có thể vào đây để tham khảo những điều mình đã rút ra được:
http://www.omega.com/prodinfo/temper...ntrollers.html
http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/176#toc1
http://www.elsevier.com/wps/find/boo...navopenmenu=-2

Select the best Process Control- Control Engineering Magazine January 2007
Rất cảm ơn mọi người đã nhiệt tình giúp đỡ.

[Hf-Inverter]

Điều chỉnh PID

Đối với các nhà máy sản xuất hiện đại được xây dựng gần đây thì không có nhà tích hợp nào đủ thời gian và công sức để có thể xây dựng mô hình toán học tính toán các thông số PID. Khi các hệ thống được xây dựng mới người ta sẽ đặt thông số theo các hệ thống tương tự đã biết và hiệu chỉnh cho phù hợp với yêu cầu vận hành. Nếu không có kinh nghiệm thì có thể sử dụng phương pháp thử sai. Chỉnh định các thông số PID như vậy thường không phải do các kỹ sư điện mà thường do các kỹ sư phụ trách quá trình sản xuất hoặc kỹ sư vận hành thực hiện.

Bài viết này mong được góp một ít kiến thức về PID nhằm giúp các sinh viên Tự động hoá sắp ra trường, cũng như các kỹ sư chuyên ngành đang đảm trách quá trình sản xuất hoặc vận hành có cái nhìn đơn giản và thực tế hoá về điều chỉnh PID.

1. Định nghĩa đơn giản về PID

1.1 Điều chỉnh tỷ lệ (P) là gì:

Điều chỉnh tỷ lệ là phương pháp điều chỉnh tạo ra tín hiệu điều chỉnh tỷ lệ với sai lệch đầu vào.

1.2 Điều chỉnh tích phân (I) là gì:

Phương pháp điều chỉnh tỷ lệ để lại một độ lệch (offset)sau điều chỉnh rất lớn. Để khắc phục ta sử dụng kết hợp điều chỉnh tỷ lệ với điều chỉnh tích phân. Điều chỉnh tích phân là phương pháp điều chỉnh tạo ra tín hiệu điều chỉnh sao cho độ lệch giảm tới O.

1.3 Điều chỉnh vi phân( D):

Khi hằng số thời gian hoặc thời gian chết của hệ thống rất lớn điều chỉnh theo P hoặc PI có đáp ứng quá chậm thì ta sử dụng kết hợp với điều chỉnh vi phân. Điều chỉnh vi phân tạo ra tín hiệu điều chỉnh sao cho tỷ lệ với tốc độ thay đổi sai lệch đầu vào.

2. Thực tế về các bộ điều chỉnh PID.

Hiện nay hầu hết các bộ điều chỉnh mới sản xuất có chức năng tự động xác định tham số PID. Chức năng tự động này làm việc rất tốt với các hệ thống điều chỉnh nhiệt độ và tốc độ động cơ. Các hệ thống lớn không có chức năng tự đông xác định thông số nhưng được trang bị hệ thống vẽ đồ thị tín hiệu đo được của biến quá trình (proces value- PV) và biến đầu ra của bộ điều khiển (manipulated value-MV). Ta có thể dễ dàng nhìn được dạng PV và đo được chu kỳ dao động cũng như độ lệch. Mỗi mạch vòng thường có thể đặt thông số trực tiếp trên giao diện người và máy hoặc dùng máy tính lập trình can thiệp. Tuỳ theo nhà sản xuất mà số lượng, tên gọi các thông số có thể khác nhau. Có ba thông số cơ bản mà hầu hết các bộ điều chỉnh đều giống nhau là ba thông số PID.

3. Hiệu chỉnh theo phương pháp thử sai của Thomas Chen công ty FOXBORO

Ba thông số quan trọng nhất là PID được thể hiện như sau:

P: trong lý thuyết thường thể hiện bằng hệ số tỷ lệ nhưng ngày nay trong hầu hết các hệ thống người ta không sử dụng hệ số tỷ lệ K mà dùng một thông số khác gọi là dải tỷ lệ (proportional band – P band). ý nghĩa của dải tỷ lệ như sau: P band ="20%" thì với sự thay đổi 20 % giá trị đầu vào bộ điều khiển sẽ gây ra sự thay đổi 100% tin hiệu đầu ra, với P band ="500%" thì với sự thay đổi tín hiệu đo 100 % thì tín hiệu đầu ra chỉ thay đổi có 20%. Quan hệ giữa hệ số tỷ lệ và dải tỷ lệ:
K= 100/ % P band

I: Được thể hiện theo đơn vị đo thời gian là giây. Thời gian càng nhỏ thể hiện tác động điều chỉnh tích phân càng mạnh, ứng với độ lệch càng bé.

D: Cũng được thể hiện theo đơn vị đo thời gian là giây. Thời gian càng lớn thì điều chỉnh vi phân càng mạnh, ứng với bộ điều chỉnh đáp ứng với thay đổi đầu vào càng nhanh.

Rất ít các mạch điều chỉnh yêu cầu sử dụng điều chỉnh D. Hầu hết mạch điều chỉnh PI đủ đáp ứng yêu cầu điều chỉnh. Sau đây là phương pháp xác định thông số PI.

Bước 1:

Đặt thời gian tích phân cực đại, thời gian vi phân cực tiểu. Khi đó hệ thống chỉ điều khiển tỉ lệ. Sau đó giảm dải tỉ lệ cho đến khi dao động xuất hiện. đo chu kì của dao động.

(khoảng thời gian giữa hai điểm cực đại hoặc cực tiểu của dao động. Ta gọi thời gian này là chu kỳ tự nhiên)

Bước 2:

Đặt thời gian tích phân bằng chu kỳ tự nhiên. Quan sát chu kỳ dao động mới , nó sẽ tăng thêm khoảng 40~43% của chu kỳ tự nhiên. Nếu chu kỳ dao động lớn hơn mức trên thì cần tăng thời gian tích phân.

Bước 3: Cuối cùng ta điều chỉnh dải tỷ lệ sao cho độ lệch và thời gian đạt đến ổn định phù hợp với yêu cầu. Nguyên tắc điều chỉnh như sau dải tỷ lệ càng lớn thì độ lệch điều chỉnh càng lớn, thời gian đạt đến ổn định càng ngắn, dải tỷ lệ càng nhỏ thì độ lệch càng nhỏ, thời gian đạt đến ổn định càng dài.

Mặc dù không có điều kiện thủ nghiệm nhiều cũng như tổng kết kết quả thực nghiệm nhưng phương pháp trên thực sự giúp chúng tôi có được định hướng khi hiệu chỉnh các thông số.

(ST)

[coronan]

còn nữa không A Cương,ứng dụng PID trong biến tần phải không?

[dvnccbmacbt]

Bác có thể so sánh phương pháp này và phưong pháp Nichols - ziegles không? Và cho em hỏi : Giả sử không tìm được K để hệ dao dộng thì làm sao?

[haicoltech]

PID điều khiển DC dùng khuếch đại thuật toán

Các bác ơi em đang thiết kế bộ điều khiển PID dùng khuếch đại thuật toán. Bác nào biết chỉ giáo em với

[thanhcongpha]

em xem quyển điều khiển tự động 1 của Huỳnh Thái Hoàng- Nguyễn Thị Phương Hà có mô phỏng trên Matlab rất kỷ.

[falleaf]

Bạn sang picvietnam.com, vào luồng Thực Hành >> Tìm người làm bộ điều khiển PID, nhớ đọc từ đầu đến cuối một cách cẩn thận. Khá dài dòng nhưng khá bổ ích cho bạn.

Chúc vui

[dung_AVR]

Cảm ơn anh Hải Âu nhiều!
thật sự thì em cũng đã tìm hiểu về vấn đề này và đã có câu trả lời.
Bộ PID được dùng nhiều vì nó đơn giản dễ sử dụng, hiệu quả, tốc độ đáp ứng nhanh và đặc biệt là giá thành rẻ.
Các bạn cũng có thể vào đây để tham khảo những điều mình đã rút ra được:
http://www.omega.com/prodinfo/temper...ntrollers.html
http://zone.ni.com/devzone/cda/ph/p/id/176#toc1
http://www.elsevier.com/wps/find/boo...navopenmenu=-2

Select the best Process Control- Control Engineering Magazine January 2007
Rất cảm ơn mọi người đã nhiệt tình giúp đỡ.

Theo tui biết thì chưa chắc PID đơn giản. để thiết kế một bộ điều khiển ổn định theo kiểu PID cổ điển theo công nghệ analog hay số đòi hỏi bạn phải có kiến thức rộng về môn điện tử kĩ thuật số mới có thể hiểu hết được.
Nếu bạn thiết kế một bộ PID không đúng với thông số được yêu cầu bạn sẽ gây rối loạn hệ thống bạn thiết kế.
Giả sử bạn thiết kế một khâu ổn định tốc độ cho động cơ. bằng cách lấy tín hiệu phản hồi tốc độ động cơ so sánh với một ngưỡng đặt quá khâu điều khiển PID để ổn định tốc độ. nếu các thông số PID này không đúng thì trong quá trình vận hành tốc độ bổng tăng vọt không thể khống chế được như vậy sẽ gây ra sự cố.
Chính vì vậy khi đã thiết kế bộ điều khiển PID cho bất cứ hệ thống nào ta phải kiểm tra kĩ lưỡng các thông số và lưu ý phải test trước khi đưa vào sử dụng.
Trong các trường ĐH và các sách thường hay nói về khâu điều khiển PID trong lĩnh vực điều khiển tự động bạn nên tham khảo kỹ để học hỏi thêm.

[nguyenhuutan]

Cách hiệu chỉnh thực tế các thông số PID

Bác có thể so sánh phương pháp này và phưong pháp Nichols - ziegles không? Và cho em hỏi : Giả sử không tìm được K để hệ dao dộng thì làm sao?

Phương pháp Ziegler Nichol bạn nói chỉ dùng khi đối tượng của bạn có khâu delay có trễ (tử số có e ^ (-Ts)) hay có khâu quán tính bậc nhất dưới mẫu số 1/(Ts+1), điển hình là cái lò nhiệt. Để tìm thông số cho bộ điều khiển PID đối với đối tượng này thì người ta trước hết khảo sát đặc tính vòng hở của hệ thống, cấp môt tín hiệu điều khiển vào cho đối tượng, sau đó khảo sát đặc tính quá độ của hệ thống, từ đó xác định các thông số T và L. Khi đó, các thông số của bộ HC PID được tính theo T và L.

Còn đối với một số đối tượng có hàm truyền trong mẫu số có dạng dao động bậc hai như K/(1+T1s)*(1+T2s), điển hình là động cơ điện DC. Theo lí thuyết, ta nên tìm hàm truyền tường minh từ các phương trình vật lí nhưng mình cũng chưa thấy ai làm kiểu này bao giờ cả. Đối với loại này thì có hai cách "trị" thực tế như sau

• Cách 1:Mình cũng khảo sát quá độ của hệ thống. Nếu đặc tính quá độ giống đặc tính theo pp HC Ziegler-Nichols thì mình sẽ xài Ziegler Nichols.

• Cách 2:Mình cấp tín hiệu đặt rồi thay đổi dần các thông số Kp, Ki, Kd cho phù hợp. Đầu tiên, mình sẽ làm cho hệ thống ổn định bằng cách cho Ki, Kd bằng 0. Sau đó tăng dần Kp lên. Khi Kp càng nhỏ thì Nyquist hệ hở càng xa điểm (-1,j0). Hệ chắc chắn sẽ ổn định. Nhưng đổi lại, đáp ứng sẽ lâu. Mình tăng dần Kp đến khi hệ thống bắt đầu dao động thì dừng lại. Để triệt tiêu sai số xác lập,mình sẽ tăng dần Ki lên, nhưng đổi lại, do Ki tăng, hệ thống sẽ rât có khả năng bị vọt lố, mình tăng cho đến khi đặc tính quá độ vọt lố chừng 10% thì dừng. Tiếp theo, mình sẽ tăng tiếp Kd. Khi Kd tăng thì rất có thể thời gian xác lập mình dài ra hơn một chút nhưng bù lại, bạn sẽ bù trừ được 10% vọt lố ở trên

Rất mong các bạn cho ý kiến
http://groups.google.com/group/dd04kstn

[sonico]

Bộ điều khiển P,I,D,PID

Mình đang tìm hiểu về Bộ điều khiển P I D PID mà chẳng biết tài liệu nào, mong pà con giúp đỡ. Cảm ơn trước nhé.

Lần tới làm ơn viết cho đúng tiếng mẹ đẻ rồi hẵng bàn tới lý thuyết điều khiển.