Przejdź do treści
Discebo.dk

§ 19

Nastawianie PID wg Zieglera-Nicholsa

Jakie parametry PID powinienem zacząć?

Odpowiedź: Metoda oscylacji Zieglera-Nicholsa daje punkt wyjścia dla regulatora: Zwiększaj wzmocnienie P z wyłączonymi I i D, aż pętla oscyluje stabilnie. Zanotuj wzmocnienie (Ku) i czas jednej oscylacji (Tu). Kalkulator daje klasyczne ustawienia dla regulatora P, PI i PID.

Wzór

P: Kp = 0,5 · Ku

PI: Kp = 0,45 · Ku, Ti = Tu / 1,2

PID: Kp = 0,6 · Ku, Ti = Tu / 2, Td = Tu / 8

Ki = Kp / Ti bruges, hvis regulatoren er sat op i parallel form i stedet for Ti i sekunder.

Symbole i jednostki we wzorze
SymbolZnaczenieJednostka
kuWzmocnienie krytyczne Ku (P gdzie pętla oscyluje)—
tuCzas oscylacji Tu (jeden pełny okres)s
typeTyp regulatora—
=Wzmocnienie proporcjonalne Kp—
=Integraltid Ti (0 = ikke i brug)s
=Differentialtid Td (0 = ikke i brug)s
=Integralforstærkning Ki = Kp / Ti (parallel form)1/s
=Pasmo proporcjonalne (100 / Kp)%

Ważność i źródło

Źródło
Ziegler & Nichols (1942), metoda oscylacji · załącznik techniczny: technika regulacji i instrumentacja

Nie dotyczy, gdy

  • Ziegler-Nichols celuje w tłumienie ćwierćfali: każda oscylacja jest około jedną czwartą poprzedniej. To agresywna konfiguracja z wyraźnym przewyższeniem. To punkt wyjścia, a nie wynik końcowy. Próba oscylacji może być przeprowadzana tylko tam, gdzie proces może oscylować, a funkcje bezpieczeństwa są niezależne od regulacji. Sprawdź w instrukcji regulatora, czy używa Ti w sekundach czy minutach, i czy jest szeregowy czy równoległy.

Przykład obliczeniowy

Wstawiono domyślne wartości kalkulatora. Liczby obliczono dokładnie tym wzorem, którego używa narzędzie.

Wstawiono

  • Wzmocnienie krytyczne Ku (P gdzie pętla oscyluje)4
  • Czas oscylacji Tu (jeden pełny okres)20 s
  • Typ regulatora3

Dawca

  • Wzmocnienie proporcjonalne Kp2,40
  • Integraltid Ti (0 = ikke i brug)10,00 s
  • Differentialtid Td (0 = ikke i brug)2,50 s
  • Integralforstærkning Ki = Kp / Ti (parallel form)0,240 1/s
  • Pasmo proporcjonalne (100 / Kp)41,7 %

Tylko dla członków

Sam kalkulator jest zablokowane

Utwórz bezpłatne konto, aby odblokować wszystkie artykuły, kalkulatory, szablony i asortyment — i uzyskać dostęp do quizów i klas. Zajmuje to poniżej minuty: imię, email i hasło. Żadna karta kredytowa.

Utwórz darmowe konto →Zaloguj się

Chcesz najpierw czegoś spróbować? Zobacz, czego możesz używać bez konta — strefa junior, leksykon, filmy i więcej.

Sådan bruger du den

Når en temperatur-, tryk- eller niveauregulering svinger eller er for langsom, og du ikke har en indstilling at starte fra, giver Ziegler-Nichols et udgangspunkt. Du finder den kritiske forstærkning ved forsøg og lader beregneren lave den om til Kp, Ti og Td.

Krok za krokiem

  1. Sæt regulatoren i P-drift: slå I og D fra (Ti meget stor, Td = 0).
  2. Skru Kp op i små trin, til procesværdien svinger med konstant amplitude. Det er Ku.
  3. Mål tiden for én hel svingning med trend-kurven. Det er Tu.
  4. Vælg regulatortype, og læs Kp, Ti og Td.
  5. Sæt værdierne ind, og finjustér: ofte skal Kp lidt ned for at få mindre oversving.

Typowe błędy

  • At lave svingningsforsøget på en proces, der ikke tåler at svinge, eller hvor sikkerheden afhænger af reguleringen.
  • At blande Ti i sekunder og minutter. Tjek regulatorens manual.
  • At bruge D-led på et støjfyldt signal, fx et flow. Det får ventilen til at ryste.
  • At tro, at Ziegler-Nichols er den endelige indstilling. Den er aggressiv og giver typisk tydeligt oversving.

Przykłady z codzienności

Temperatur på en varmeveksler

Fremløbstemperaturen fra en varmeveksler reguleres med en motorventil. Sløjfen svinger stabilt ved Kp = 4, og en svingning tager 120 s. Du vil bruge en PI-regulator.

Wzmocnienie krytyczne Ku (P gdzie pętla oscyluje)
4
Czas oscylacji Tu (jeden pełny okres)
120 s
Typ regulatora
PI

To znaczy: Start med Kp = 1,8 og Ti = 100 s. Bruger regulatoren proportionalbånd, er det 55,6 %.

Tryk på en pumpe med frekvensomformer

En pumpe holder et konstant tryk. Sløjfen svinger ved Kp = 2,5 med en periode på 6 s.

Wzmocnienie krytyczne Ku (P gdzie pętla oscyluje)
2,5
Czas oscylacji Tu (jeden pełny okres)
6 s
Typ regulatora
PI

To znaczy: Start med Kp = 1,13 og Ti = 5 s. Trykreguleringer er hurtige, så hold D ude.

PID på en position

En positionsregulering svinger ved Kp = 4 med en periode på 20 s, og du vil prøve med D-led.

Wzmocnienie krytyczne Ku (P gdzie pętla oscyluje)
4
Czas oscylacji Tu (jeden pełny okres)
20 s
Typ regulatora
PID

To znaczy: Ziegler-Nichols giver Kp = 2,4, Ti = 10 s og Td = 2,5 s. I parallel form er Ki = 0,24 1/s.

Reguła praktyczna

PI: Kp knap halvdelen af Ku, Ti lidt under Tu. PID: Kp 0,6 × Ku, Ti halvdelen af Tu, Td en ottendedel.

Jak sprawdzić odpowiedź

Lav et lille sætpunktsspring efter indstillingen. Procesværdien skal falde til ro efter få svingninger, hvor hver er tydeligt mindre end den forrige.