När man säkerställt att reglerkretsen får den information som behövs från sin mätgivare och att givarsignalen är sann samt att styrdonet styr på rätt ställe och på ett tillfredställande sätt. Då kan fokus vändas mot regulatorn för att optimera denna, det som brukar kallas för parameteromptimering. Vanligen avses bara P, I och D parametrarna men regulatorn innehåller fler parametrar som måste optimeras. Till dessa räknas bl a samplingshastighet och dämpning.

Det är viktigt att veta hur reglerkarakteristiken ska vara innan parameteroptimeringen påbörjas.

PID-parametrarna kan optimeras på flera olika sätt. Dels kan de optimeras genom att testa regleringen med en börvärdesändring och sedan justera parametrarna med ledning av reglerresultatet.

Ett effektivt sätt att justera PID-parametrarna är att använda en optimeringsmetod. Det finns många olika optimeringsmetoder som har för- och nackdelar. Några av de mest kända/vanliga metoderna är:

  • Ziegler och Nichols självsvängningsmetod
  • Lambda-metoden
  • Ziegler och Nichols reaktionskurvemetod
  • Chien-Reswick
  • Cohen-Coon

Metoderna kan delas upp i två grupper; frekvensmetoder och stegsvarsmetoder. Alla metoder förutom Ziegler och Nichols självsvängningsmetod är stegsvarsmetoder.

Generellt kan man säga att stegsvarsmetoder är mer lämpliga för långsamma reglerkretsar och frekvensmetoden mer lämpad för snabbare.

Då stegsvarsmetoder används ska regulatorn vara i manuellt funktionstillstånd och vid frekvensmetoden ska den vara i automatik. Alla metoder stör på något sätt processen och alla metoder gör någon form av kretsidentifiering.

Frekvensmetoden tar fram egensvängningsfrekvens och förstärkningsmarginal och stegsvarsmetoderna tar fram systemförstärkning, tidskonstant och ”dödtid” eller reaktionshastighet och ”dödtid”.

En bra metod bör uppfylla följande krav:

  • Ska ta hänsyn till alla komponenter i reglerkretsen.
  • Ska kunna användas till både PI- och PID-reglering.
  • Ska gå att tillämpa med de hjälpmedel som normalt finns i kontrollrummet.
  • Störningarna som införs ska helst inte störa produktionen.
  • Beräkningen av PID-parametrarna bör vara enkel och lätt förståelig.
  • Bör kunna användas på både snabba och långsamma system.
  • Ska kunna användas på processer som inte är stabila i manuellt funktionstillstånd.
  • Bör kunna användas för optimering vid både belastningsändringar och börvärdesändringar.

En metod som uppfyller de flesta av dessa krav är Ziegler-Nichols självsvängningsmetod.

En mycket viktig aspekt när man ska använda en optimeringsmetod är att man har en praktiskt användbar beskrivning av hur metoden används.

Delta-metoden (Δ-metoden) är en sådan praktisk anpassning av Ziegler-Nichols självsvängningsmetod.

Delta-metoden (Δ-metoden)

Det viktiga är att få en kontrollerad självsvängning med en förutbestämd storlek. Detta uppnås genom att beräkna en börvärdesändring med följande formel:

 

Där

ΔOUT = önskad amplitud på utsignalens svängningar

PVHI = Mätområdets övre gräns

PVLO = Mätområdets övre gräns

Fp = Regulatorns förstärkning

Utförande i korthet

  1. Bestäm önskad ΔOUT och Fp (som väljs försiktigt).
  2. Beräkna ΔSP.
  3. Stäng av I- och D-funktionen (I = maxvärdet, D = 0).
  4. Ställ in vald förstärkning Fp.
  5. Inför börvärdesändringen ΔSP.
  6. Studera trenden. Blir det självsvängning? Om inte ställ in en ny högre förstärkning. Beräkna ånyo ΔSP
  7. Upprepa från punkt 5 tills självsvängning erhålls.
  8. När självsvängning har erhållits mäts periodtiden för svängningen.
  9. Beräkna PID-parametrarna enligt formlerna nedan:

Enkapacitiv reglerkrets:

Tvåkapacitiv reglerkrets:

Där

Fp0 = Inställd förstärkning vid självsvängning

T0 = Periodtiden vid självsvängning

Ställ in PID-parametrarna och prova regleringen med en börvärdeändring