Thuật toán điều khiển PID công nghiệp

Thuật toán điều khiển PID được sử dụng để điều khiển rất nhiều các loại quá trình trong công nghiệp, trong đó quá trình nhiệt là ứng dụng phổ biến nhất. Trong phạm vi bài viết này tôi sẽ đi sâu vào giải thích việc ứng dụng PID trong các bộ điều khiển nhiệt. Một số quá trình yêu cầu việc gia nhiệt nhanh, trong khi cái khác lại yêu cầu độ chính xác cao, không có quá nhiệt xảy ra. Để đạt được cả hai tiêu chí này dường như là việc rất khó đối với các bộ điều khiển PID truyền thống. Do đó, Omron đã phát triển thuật toán điều khiển PID cải tiến gọi là 2-PID cho phép vừa đạt được độ chính xác cao lại vừa gia nhiệt nhanh.

Hình bên trên giải thích các thành phần của một vòng điều khiển đơn. Bao gồm

1 – SP tức giá trị nhiệt độ đặt

2- MV tức đầu ra điều khiển

3- PV giá trị nhiệt độ đo được

4- Thuật toán PID

5-  Quá trình

Trên phương diện thiết bị, các thành phần được thể hiện như bên dưới

Giá trị đặt nhiệt độ(1) được đặt trong bộ điều khiển, thuật toán PID(4) được cài đặt trong bộ điều khiển, đầu ra điều khiển (4) là đầu ra trên bộ điều khiển nhiệt độ. Quá trình (5) gồm bộ phận chấp hành như rơ le bán dẫn, hoặc contactor và bộ phận tải nhiệt. Giá trị nhiệt hiện tại (3) được đo từ can nhiệt, thông dụng là can K và Pt100.

Với thuật toán PID cải tiến, người ta đưa thêm vào 1 tham số alpha có thể điều chỉnh được, tạo thành bộ PID feedforward như sau. Đây thuật toán điều khiển vừa có khả năng kháng nhiễu lại vừa có khả năng đáp ứng nhanh

Nhờ hệ số alpha này mà đặc tính điều khiển tốt hơn rất nhiều, cụ thể như sau. Ở giá trị mặc định trong bộ điều khiển nhiệt độ thì alpha là 0.65, đây là giá trị thông dụng cho hầu hết các quá trình công nghiệp