No campo do controle de automação industrial, as malhas de controle PID são amplamente utilizadas. No entanto, durante a operação, frequentemente encontramos vários tipos de oscilação, como oscilação em-fase, oscilação-fora de{3}}fase e oscilação não-suave. Esses problemas não só levam à instabilidade do sistema, mas também podem comprometer a segurança e a eficiência de todo o processo produtivo. Este artigo discutirá as características desses três tipos de oscilação e as contramedidas correspondentes para referência.
I. Oscilação-em fase
Na-oscilação em fase, a variável do processo e a saída do controlador exibem os mesmos pontos de subida, descida e inflexão; as duas curvas são semelhantes ou simétricas. Este tipo de oscilação é frequentemente causado por perturbações externas ou ganho proporcional excessivo.
Solução:Tente reduzir o ganho proporcional em um{0}}terço e observe se a oscilação piora. Se a oscilação piorar, isso indica que o problema provavelmente não se deve a configurações inadequadas dos parâmetros PID, mas sim a distúrbios externos. Neste caso, recomenda-se restaurar os parâmetros e identificar a origem da perturbação para ajuste. Se a oscilação estiver em-fase e for causada por ganho proporcional excessivo, reduzir o ganho proporcional em um-terço geralmente eliminará a oscilação.
II. Oscilação-fora de{2}}fase
Na oscilação-fora de{1}}fase, a variável do processo e a saída do controlador PID exibem um par de picos e depressões, com as duas curvas subindo e descendo em fases opostas. Este tipo de oscilação é, sem dúvida, causado por excesso de integral
Solução:Tente definir o tempo integral para um valor que corresponda ao período de oscilação. Para sistemas-autobalanceados, reduzir o ganho proporcional em um-terço eliminará oscilações-fora de{4}}fase, embora o desempenho do circuito-fechado possa ser ligeiramente degradado. No entanto, para sistemas integradores, a redução do ganho proporcional pode resultar em oscilações fora de fase-de{8}}fase-de frequência mais graves e mais baixas.
III. Oscilação não-suave
Na oscilação não-suave, a variável do processo e a saída do controlador exibem uma onda quadrada e uma onda dente de serra, respectivamente. Este tipo de oscilação é frequentemente causado pela não linearidade da válvula de controle.
Solução:A resolução de oscilações não{0}}suaves normalmente requer ajuste da válvula de controle, incluindo lubrificação, afrouxamento da gaxeta, endireitamento da haste da válvula, ajuste das válvulas manuais ou bypass, ajuste dos parâmetros do posicionador e substituição da válvula. Nesses casos, o ajuste dos parâmetros PID é muitas vezes inútil e pode lançar dúvidas sobre a validade do método de ajuste.
4. Conclusão e recomendações
Ao abordar problemas de oscilação em malhas de controle automático PID, devemos primeiro considerar a redução do ganho proporcional, pois esse é o método preferido para resolver oscilações em-fase e fora-de{2}}fase. Para sistemas-de autoequilíbrio, o controle de PI é simples, eficaz, robusto e amplamente aplicável; é uma excelente escolha quando o desempenho máximo não é uma prioridade. Para sistemas-de autoequilíbrio em que o desempenho máximo não é uma prioridade, o controle de PI é simples, eficaz, robusto e amplamente aplicável. É também por isso que o controle PI é tão amplamente utilizado na indústria. O desempenho final de um controlador PI depende das informações do modelo disponível do objeto controlado. Para exceder ainda mais o desempenho-de loop fechado, os engenheiros geralmente melhoram a arquitetura do sistema-por exemplo, implementando feedforward em cascata ou até mesmo atualizando equipamentos. Academicamente, os pesquisadores frequentemente refinam os algoritmos PID, compensando as limitações de hardware com algoritmos melhores. Tais requisitos raramente são encontrados na produção real; mais frequentemente, o foco está em abordar oscilações causadas por parâmetros irracionais e rejeição insuficiente de perturbações. O uso generalizado de controle de loop-único em campo também indica que ainda há espaço significativo para melhorias na automação! Quer se trate do desempenho de loop-único, da utilização da posição da válvula e da flexibilidade do ponto de ajuste ou da otimização de restrições e-coordenações multivariáveis, o ajuste do PID é apenas parte do trabalho. Para aumentar ainda mais a segurança e a eficiência, o controlo do processo deve concentrar-se mais nestas áreas.
No controle de processos, é difícil obter modelos precisos e o atraso puro é um fenômeno comum. Talvez seja por isso que, apesar do surgimento constante de novos algoritmos, o PID continua sempre-popular no controle de processos. O PID, quando combinado com feedback, é excepcionalmente poderoso! Uma vez reconhecido isso, o método de ajuste específico torna-se menos importante; compreender os limites que afetam o desempenho do{3}loop fechado e os recursos do PID é muito mais crucial.