← Terug naar je mening categorie

Stop the Madness: The Zeigler-Nichols-controller afstemmingsmethode

plant control room engineer

Als je een besturings- of procesingenieur bent, dan heb je waarschijnlijk meer tijd besteed dan je zou willen geven aan het tunen van PID-loops, dat heb ik zeker! Ik huiver bij het onthouden van enkele van de verschillende methoden die ik heb geprobeerd - een mix van gok- en testprocedures die werden doorgegeven of van de ene taak naar de andere werden opgepikt. Gelukkig werd ik geïntroduceerd bij de juiste technieken voordat ik iets beschadigde ... of iemand!

Meestal wordt Procesbeheersing op de universiteit onderwezen in het curriculum van de Chemical Engineering. Hoewel een meerderheid van ingenieurs afstudeert met een ander diploma, zoals elektrisch of mechanisch, komt een groot deel van diezelfde studenten uiteindelijk een PID-controller tegen. Dat men de koers bestuurt, kan een wereld van verschil maken, omdat het een reeks methoden kan schetsen voor het uitvoeren van effectieve tests, het berekenen van een procesmodel en het afstemmen op een specifiek besturingsdoel. Deze methoden zijn meestal erg berekend en niet echt gericht op de praktijk. Eén benadering die me altijd als bijzonder opvalt, is Zeigler-Nichols (ZN).

Het is merkwaardig hoe de ZN-methode routinematig naar voren komt in discussies tussen en tussen procesingenieurs, alsof het hun benadering is voor zo ongeveer elke lus. Om goede redenen - sommige zeer voor de hand liggend - zou het niet de go-to-methode moeten zijn, hoe eenvoudig de stappen ook zijn, de resultaten zijn zelden goed genoeg. Overweeg deze drie (3) redenen waarom dat het geval is:

  • Quarter Decay Challenge

    Vaker wel dan niet beoefenaars verwijzen naar de ZN-methode in termen van zijn objectieve uitkomst - ¼ verval. In essentie begint de ZN-methode met overshoot, wat betekent dat overschrijding als uitgangspunt wordt geaccepteerd. Alleen dan probeert het het niveau van het overschrijden te verminderen, het verlagen met 25% met elke cyclus.

    Voor veel processen is doorschieten gewoon niet acceptabel. Als een voorbeeld: denk aan bioreactorprocessen waarbij de gekweekte organismen gevoelig zijn voor significante temperatuurstijgingen. ZN voldoet niet aan de vereiste voor het afstoten van storingen in verband met die en andere gevoelige processen. Te vaak heb ik kwartsverval gezien in een procesreactie: het is niet langer goed genoeg, omdat een overschrijding een combinatie van energie, tijd en materialen verspilt en elke reactie verspilt, hoe klein ook!
zeigler nichols controlegoeroe

De trend hierboven toont de herhaalde verdubbeling van de regelaarversterking van de lus om oscillaties te induceren die uiteindelijk aan instabiliteit grenzen. Zo'n Trial and Error-aanpak kan kostbaar zijn.

  • Proef- en foutkosten

    Bij het berekenen van modelparameters met ZN is het noodzakelijk om eerst het buigpunt langs een responscurve te identificeren. Met dat punt wordt een raaklijn gebruikt die de maximale helling van de procesvariabele weergeeft, om de Process Gain (KP) -waarde te schatten. Vervolgens moet de bijbehorende controllerversterking (KC) methodisch worden verhoogd om bijna onstabiel oscillerend gedrag te induceren.

    Gezien de huidige stand van de techniek met proces en software lijkt het contra-intuïtief dat beoefenaars zouden moeten vertrouwen op een dergelijke praktijk van vallen en opstaan. Wanneer een methode de verwachting vestigt dat er meerdere pogingen moeten worden verwacht, moet een technicus of ingenieur voor andere opties gaan zoeken. Dat zou vooral waar moeten zijn als er trage processen bij betrokken zijn, omdat vallen en opstaan ​​duur kan zijn
  • Instabiliteit of waanzin

    Laten we die laatste opnieuw bekijken - om een ​​lus af te stemmen, dirigeert de ZN-methode beoefenaars om hun processen naar de rand van instabiliteit te brengen. Met een goed begrip van het kantelpunt tussen stabiliteit en instabiliteit, zouden diezelfde beoefenaars de KP-waarde moeten aanpassen, zodat oscillaties gestaag vervallen en het proces uiteindelijk een steady-state bereikt.

    Laat me gewoon vragen: wat zou er mis kunnen gaan? Hoewel de methode het breekpunt probeert te vinden tussen een stabiel en een onstabiel proces, is het niet aanvaardbaar om een ​​proces - of zelfs de hele plant - in gevaar te brengen. Wat er mis kan gaan, en .... Normaal gesproken! Het verlaten van een proces net buiten het stabiliteitspunt van een kanteling vereist een goede rechtvaardiging en begrip van waar het zich bevindt in het totale proces, niet alleen omdat het "in de methode" was

Zoek snel naar artikelen over ZN en je zult waarschijnlijk merken dat de meeste beginnen met waarschuwingen. Breng de ZN-methode niet aan als het proces de neiging heeft te oscilleren wanneer de lus in de handleiding wordt gebruikt. Pas de ZN-methode niet toe op temperatuurlussen of andere die als onstabiel kunnen worden beschouwd. ZN niet toepassen als het bijbehorende laatste besturingselement onderhevig is aan Stiction. Wat u waarschijnlijk niet zult vinden, is een artikel dat pleit voor het gebruik van ZN. Pogingen om een ​​methode toe te passen die zoveel rode vlaggen genereert, moeten met uiterste voorzichtigheid worden gebruikt met begrip en aandacht voor de gevolgen ervan.

In eerdere berichten waarover ik heb geschreven het belang van goede gegevens bij het afstemmen van PID's en ik heb geschetst een eenvoudige, herhaalbare methode voor het afstemmen van PID's. Voordat je iets beschadigt - of iemand - overweeg deze benadering!

Damien Munroe

http://www.controlstation.com

Damien geeft inzicht in procesbeheersing en automatisering die zijn oorsprong vindt in zijn ervaringen in de militaire luchtvaart, offshore-olie en -gas, precisie-farmacie en de vervaardiging van halfgeleiders. Zijn opleiding aan de

Volledige bio lezen

Gerelateerd nieuws

hoe 1

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Ontdek hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.

Mis geen enkel gezichtspunt!

Process Industry Update Enewsletter

- Abonneer u op onze wekelijkse nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws en evenementen, producten, technische artikelen en Viewpoint-berichten

Stuur me geweldige dingen

Voeg uw gezichtspunt toe

Word een Gedachtenleider

- Verbeter uw geloofwaardigheid, vergroot de merkherkenning en stimuleer uw reputatie als een belangrijke beïnvloeder in de branche

Meer informatie
Meer informatie over
"Dragende ondersteunde steekassen"