Ο συντονισμός ενός ελεγκτή αναλογικού-ολοκληρωτικού παραγώγου (PID controller) είναι μια κοινή δραστηριότητα για μηχανικούς που ειδικεύονται στον έλεγχο διεργασιών. Σε αυτήν την περίπτωση, ο “συντονισμός” αναφέρεται στην αλλαγή των παραμέτρων που σχετίζονται με την αναλογική ζώνη του ελεγκτή, την ολοκληρωτική δράση και την παράγωγη δράση. Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι για τον υπολογισμό των παραμέτρων συντονισμού με το χέρι και πολλά πακέτα λογισμικού που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον αυτόματο συντονισμό ελεγκτών σε μια χημική διαδικασία. Πριν ξεκινήσει οποιοσδήποτε συντονισμός, είναι σημαντικό για τον μηχανικό πρώτα να διερευνήσει τον βρόχο ελέγχου που συντονίζεται και την επίδραση του βρόχου ελέγχου στο συνολικό σύστημα.
Η απόδοση ενός αυτόματου ελεγκτή μπορεί να ρυθμιστεί και να αλλάξει αλλάζοντας τις παραμέτρους συντονισμού του ελεγκτή. Κατά τον συντονισμό ενός ελεγκτή PID, υπάρχουν συνήθως τρεις ρυθμίσεις που μπορούν να αλλάξουν: η αναλογική ζώνη, η ολοκληρωτική ενέργεια και η παράγωγη ενέργεια. Αυτοί αντιπροσωπεύονται από τον πρώτο, δεύτερο και τρίτο όρο στον κλασικό αλγόριθμο PID, αντίστοιχα u = KP e + KI ∫ e dt + KD de/dt.
Ο όρος u αντιπροσωπεύει το σήμα επιστροφής. Το KP είναι το αναλογικό κέρδος. e είναι ο όρος σφάλματος ή μετατόπισης, που αντιπροσωπεύει τη διαφορά μεταξύ της παρούσας τιμής και του σημείου ρύθμισης του ελεγκτή. Το KI είναι το ολοκληρωτικό κέρδος, το KD είναι το παράγωγο κέρδος. και t είναι ο χρόνος. Ο μετασχηματισμός Laplace αυτής της εξίσωσης μπορεί να δηλωθεί ως KP + KI/s + KDs.
Πριν συντονίσετε έναν ελεγκτή PID, ένας μηχανικός θα πρέπει πρώτα να εξετάσει τη διαδικασία που πρέπει να συντονιστεί για να προσδιορίσει εάν ο ακατάλληλος συντονισμός προκαλεί ανατροπές ή εάν υπάρχει άλλη αιτία που μπορεί να προσδιοριστεί, όπως δυσλειτουργία ή χαλασμένο εξοπλισμό. Οι αλλαγές συντονισμού θα σημαίνουν πολύ λίγα εάν η πραγματική αιτία της μεταβλητότητας διαπιστωθεί ότι είναι μια κολλημένη βαλβίδα ελέγχου, σπασμένα όργανα ή σφάλματα στη λογική του συστήματος ελέγχου. Μόνο όταν η διαδικασία έχει εξεταστεί διεξοδικά και έχει επαληθευτεί η λειτουργικότητα των οργάνων πεδίου θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ο συντονισμός.
Υπάρχουν πολλές μέθοδοι που χρησιμοποιούνται από χημικούς, ηλεκτρολόγους και μηχανικούς οργάνων για τον συντονισμό ενός ελεγκτή PID. Η μέθοδος Ziegler-Nichols είναι ένα τέτοιο παράδειγμα που χρησιμοποιεί το τελικό κέρδος και την τελική περίοδο της διαδικασίας για τον υπολογισμό των επιθετικών παραμέτρων συντονισμού για σχήματα ελέγχου μόνο P, μόνο PI και PID. Άλλα σχήματα ελέγχου, όπως η μέθοδος Tyreus-Luyben, έχουν διαμορφωθεί για τη μείωση της ταλάντωσης του συστήματος. Η μέθοδος που χρησιμοποιείται για τον συντονισμό ενός ελεγκτή PID μπορεί να υπαγορεύεται από τη φύση του ίδιου του βρόχου ελέγχου.
Γενικά, η αύξηση του όρου κέρδους ενός ελεγκτή θα κάνει τον ελεγκτή να ενεργήσει πιο επιθετικά. Η πιο ολοκληρωμένη δράση θα βοηθήσει στη μείωση της μετατόπισης μεταξύ της τιμής σταθερής κατάστασης και του επιθυμητού σημείου ρύθμισης, αλλά μπορεί να οδηγήσει σε ταλαντώσεις εάν χρησιμοποιηθεί υπερβολική ποσότητα. Ο παράγωγος όρος χρησιμοποιείται για να σταματήσει την ταχεία κίνηση της παρούσας τιμής του ελεγκτή. Αυτά είναι μόνο ευρετικά που παρέχουν μια γενική αίσθηση της επίδρασης καθεμιάς από τις κλασικές παραμέτρους συντονισμού.
Πολλά πακέτα κατανεμημένων συστημάτων ελέγχου (DCS) περιλαμβάνουν λογισμικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον αυτόματο συντονισμό των βρόχων ελέγχου. Αυτά τα πακέτα λογισμικού συχνά συντονίζουν τις διαδικασίες εξετάζοντας τις προηγούμενες επιδόσεις ή εκτελώντας αυτόματα τις μεθόδους δοκιμής που περιγράφονται από καθιερωμένες διαδικασίες συντονισμού. Όπως συμβαίνει με τις περισσότερες διαδικασίες, πρέπει να γίνουν μικρορύθμιση και μικρές προσαρμογές από τον μηχανικό για να ταιριάζουν στη διαδικασία μετά την ολοκλήρωση της κύριας διαδικασίας συντονισμού.