En el campo del control de automatización industrial, los bucles de control PID se utilizan ampliamente. Sin embargo, durante el funcionamiento, a menudo nos encontramos con varios tipos de oscilación, como oscilación en-fase, oscilación fuera-de-fase y oscilación no-suave. Estos problemas no sólo provocan la inestabilidad del sistema, sino que también pueden comprometer la seguridad y la eficiencia de todo el proceso de producción. Este artículo discutirá las características de estos tres tipos de oscilación y las contramedidas correspondientes como referencia.
I. Oscilación en fase-
En la oscilación en-fase, la variable de proceso y la salida del controlador exhiben los mismos puntos de subida, bajada e inflexión; las dos curvas son similares o simétricas. Este tipo de oscilación suele ser causado por perturbaciones externas o una ganancia proporcional excesiva.
Solución:Intente reducir la ganancia proporcional en un-tercio y observe si la oscilación empeora. Si la oscilación empeora, esto indica que el problema probablemente no se debe a una configuración incorrecta de los parámetros PID, sino a perturbaciones externas. En este caso, se recomienda restaurar los parámetros e identificar la fuente de la perturbación para realizar la sintonización. Si la oscilación está en-fase y es causada por una ganancia proporcional excesiva, reducir la ganancia proporcional en un-tercio a menudo eliminará la oscilación.
II. Oscilación fuera de-fuera de-fase
En la oscilación-fuera de-fase, la variable de proceso y la salida del controlador PID exhiben un par de picos y valles, con las dos curvas subiendo y bajando en fases opuestas. Este tipo de oscilación es indudablemente causado por una excesiva integral
Solución:Intente establecer el tiempo integral en un valor que coincida con el período de oscilación. Para sistemas auto-equilibrados, reducir la ganancia proporcional en un-tercio eliminará-las oscilaciones fuera de-fase, aunque el rendimiento del circuito cerrado-puede degradarse ligeramente. Sin embargo, en el caso de los sistemas integradores, la reducción de la ganancia proporcional puede dar como resultado oscilaciones desfasadas-de-frecuencias-más graves y de menor-frecuencia.
III. Oscilación no-suave
En una oscilación no-suave, la variable de proceso y la salida del controlador exhiben una onda cuadrada y una onda en diente de sierra, respectivamente. Este tipo de oscilación suele deberse a la no linealidad de la válvula de control.
Solución:Para resolver las oscilaciones no-suaves, normalmente es necesario ajustar la válvula de control, lo que incluye lubricación, aflojar la empaquetadura, enderezar el vástago de la válvula, ajustar las válvulas manuales o de derivación, ajustar los parámetros del posicionador y reemplazar la válvula. En tales casos, ajustar los parámetros PID suele ser inútil y puede generar dudas sobre la validez del método de ajuste.
IV. Conclusión y recomendaciones
Al abordar problemas de oscilación en bucles de control automático PID, primero debemos considerar reducir la ganancia proporcional, ya que este es el método preferido para resolver oscilaciones tanto en-fase como-de-fase. Para los sistemas de autoequilibrio-, el control PI es simple, efectivo, sólido y ampliamente aplicable; es una excelente opción cuando el máximo rendimiento no es una prioridad. Para los sistemas de autoequilibrio-donde el rendimiento máximo no es una prioridad, el control PI es simple, efectivo, sólido y ampliamente aplicable. Esta es también la razón por la que el control PI se utiliza tan ampliamente en la industria. El rendimiento final de un controlador PI depende de la información del modelo disponible del objeto controlado. Para superar aún más el máximo rendimiento de bucle cerrado-, los ingenieros suelen mejorar la arquitectura del sistema,-por ejemplo, implementando alimentación en cascada o incluso actualizando el equipo. Académicamente, los investigadores suelen perfeccionar los algoritmos PID, compensando las limitaciones del hardware con mejores algoritmos. Estos requisitos rara vez se encuentran en la producción real; más a menudo, la atención se centra en abordar las oscilaciones causadas por parámetros irrazonables y un rechazo insuficiente de las perturbaciones. El uso generalizado del control de bucle único-en el campo también indica que todavía hay mucho margen de mejora en la automatización. Ya sea que se trate del rendimiento de un solo-bucle, la utilización de la posición de la válvula y la flexibilidad del punto de ajuste, o la optimización de la coordinación y las restricciones de múltiples-variables, el ajuste PID es solo una parte del trabajo. Para mejorar aún más la seguridad y la eficiencia, el control de procesos debería centrarse más en estas áreas.
En el control de procesos, es difícil obtener modelos precisos y el retraso puro es un fenómeno común. Esta puede ser la razón por la que, a pesar de la constante aparición de nuevos algoritmos, PID sigue siendo siempre-popular en el control de procesos. ¡El PID, cuando se combina con retroalimentación, es excepcionalmente poderoso! Una vez que se reconoce esto, el método de ajuste específico se vuelve menos importante; Comprender los límites que afectan el rendimiento del circuito cerrado-y las capacidades del PID es mucho más crucial.