Pid - Stabilita`/ sintonizzazione

[zunzu]

Salve,

supponiamo qualcuno abbia progettato un impianto (costituito da valvole, pompe, tubi). A un certo punto si vuole controllare una valvola con un regolatore PID (esempio mantenere costante il flusso attraverso di essa e pertanto agire sull`apertura della valvola).

Io ho le basi teoriche sui PID ma dal punto di vista pratico non riesco a capire due questioni:

- come faccio a valutare la stabilita` asintotica del sistema se non sono provvisto del modello matematico del problema;

- se ad esempio volessi applicare il metodo di Ziegler-Nichols per la sintonizzazione, potrei farlo sperimentalmente e poi applicare le relative formule. Ma se incrementando il guadagno proporzionale non ottengo il comportamenteo oscillatorio a causa del limite dell`attuatore (nel caso della valvola piu` di tanto non la posso aprire), come posso sintonizzare il PID?

- una volta sintonizzato il PID come posso valutare i margini di stabilita`?

Sarei grato a chi mi fornisse delle dritte.

Saluti.

[ETR]

Era lo stesso problema che mi ero posto anni fa, cominciando a lavorare nel processo, per cui giu di libri, teoria, Z&N e che dir si viglia. Morale lascia perdere, per alcuni semplici motivi che ti espongo semplicemente :

- Hai seguito la progettazione del sistema, coordinando i valori da regolare, la scelta degli attuatori e dei trasduttori che poi chiuderanno il loop di controllo ? Oppure ti trovi delle scelte "ottimizzate" (diciamo cosi perché sono invece rabberciate dai costi del sistema che chi sa perché non ci azzeccano mai con le prestazioni che chiede il committente).

Morale ogni cosa introduce un incognita, una variabile, un errore/i, che è difficile inserire in un sistema matematico su cui analizzare sperimentalmente le varie impostazioni PID, specialmente anche per i tempi con cui si ha sempre a che fare per lo startup dell'impianto.

Per cui si approccia il sistema di petto, valori indicativi dati dai manuali, tanta esperienza e conoscenza dei vari sistemi in gioco per compensare le risposte che ricevi dal sistema. Dopo di ché ovviamente si applicano i principi riportati da tutti i manuali, sul minimo e massimo valore della proporzionale, dell'integrale ecc... ma come mi hanno insegnato chi questo lavoro lo ha fatto prima di me e studiando anche più di me, l'esperienza ha sempre pagato di più di tutti i calcoli sviluppati.

Scusa il pragmatismo, ma ne ho avuto spesso riprova.

Ciao

[Livio Orsini]

Sarei grato a chi mi fornisse delle dritte.

Dovresti chiarire meglio lo scopo.

Hai necessità di ottimizzare un regolatore che sta lavorando oppure vuoi effetture una verifica terorica od una simulazione?

Le due cose son molto differenti.

[valerioprog]

Morale lascia perdere

!!

l'esperienza ha sempre pagato di più di tutti i calcoli sviluppati.

si putroppo è verissimo soprattutto se l esperienza ce l hai su quel tipo di automazione.

conosci bene i valori da impostare sul P e sull integrale in seguito a comprovata esperienza.

nel caso di nuove applicazioni e di valvole proporzionali applicate a sistemi a te nuovi non è facile impostare i valori perche non hai modo di vedere in maniera edeguata gli adattamenti delle modifiche apportate, cosa che invece è piu visibile quando il pid lo effettui su di un motore dove le variazioni delle prestazioni sono piu evidenti.

io ho la fortuna ad esempio di avere impianti in telegestione dove giorno per giorno vado a monitorare il pid e apporto eventuali modifiche.

la telegestione se devo esprimere un pensiero personale per la regolazione pid è il massimo.

saluti

valerio

[zunzu]

Ringrazio tutti per le risposte.

Per l`Ing. Livio Orsini: vorrei effettuare una simulazione del comportamento di un impianto con un software che mi consente di modellare tubi, pompe, valvole e PID e che quindi non ha come input il modello matematico del sistema, come credo ad esempio accade in Matlab/Simulink.

[Livio Orsini]

..vorrei effettuare una simulazione del comportamento di un impianto con un software che mi consente di modellare tubi, pompe, valvole e PID e che quindi non ha come input il modello matematico del sistema, come credo ad esempio accade in Matlab/Simulink.

Se vuoi effettuare una simulazione devi per forza tradurre il tuo impianto in equazioni. Che la modellizzazione sia fatta componente per componente o su macroblocchi non è eccessivamente rilevante; l'unica cosa rilevante è che il modello corrisponda al comportamento reale.

Nel primo messaggio hai scritto: "...a causa del limite dell`attuatore...". Questo fatto è comune a tutti gli attuatori, ed a molti sensori. Un azionamento in cc ha il suo limite nella tensione di armatura, mentre uno in ca ha il limite nella frequenza. Non solo all'interno dell'azionamento, nell'anello di corrente, esiste il limite di massima corrente. Eppure tutti questi dispositivi sono modellizzati regolarmente.

Un comune regolatore PID può sembrare stabile ma è solo saturo.

L'elenco potrebbe prolungarsi all'infinito o quasi.

Un modello ben fatto prevede le condizioni di saturazione o, comunque, le prevede l'utilizzatore.

[zunzu]

La ringrazio molto.

Vorrei pero` effettuare una simulazione con un software (un codice di calcolo fluidodinamico per impianti) che consente di costruire impianti mettendoci dentro la pompa, il tubo, la valvola, il PID. Quindi e` una simulazione con un software che ha in se` le equazioni e il modello matematico. Io penso che l`approccio sia lo stesso che avrei nella realta`, o giu` di li`. Cioe` mi trovo di fronte ad un impianto gia` costruito e voglio regolare ad esempio il flusso attraverso una valvola. Ora devo settare il PID (cioe` dire al software chi e` kp, chi e Kd) e magari questo impianto e` grande e complesso pertanto pressocche` impossibile ottenerne un modello matematico. E devo tuttavia anche stabilirne la stabilita` asintotica. Allora io quello che mi chiedo come faccio ad applicare il metodo di ZN se la valvola mi va a saturazione prima del raggiungimento del Kp critico? E ancora, una volta che ho settato i miei coefficienti come faccio a stabilire che il P abbia, ad esempio, margini di stabilita` migliori del PI? Mi chiedo cosa accade nella realta` su un impianto reale.

[Livio Orsini]

Come ti ho scritto in precedenza il problema della saturazione del PID, ma non solo, è sempre presente, anche nella realtà. La simulazione ne deve tenere conto.

Non esistono scorciatoie. O si decide che si ignora la saturazione o se ne tiene conto.

[Marcello da Nettuno]

Quando devo inserire i parametri in un regolatore di un impianto che non conosco, come prima approssimazione forzo l'attuatore prima in un senso e poi nell'altro, per vedere che valori minimo e massimo ottengo come risposta.

La forbice di queste misure, se la risposta è equipercentuale, la utilizzo direttamente come valore proporzionale, se è logaritmica mi calcolo la proporzionalità del punto più elevato della curva, oppure, se le prestazioni del regolatore me lo consentono, linearizzo il segnale in uscita con una funzione ricavata misurando il rapporto attuatore - risposta della grandezza regolata verificata sperimentalmente su almeno quattro punti.

Poi, cronometro alla mano, misuro il tempo di corsa dell'attuatore (se non lo conosco già) e l'inerzia dell'anello, e lo prendo come tempo di integrale.

Dopodiché sto li e vedo come si comporta, procedendo per approssimazioni successive.

Come si è scritto, l'esperienza conta molto, spesso mi basta dare un'occhiata all'impianto per sapere al volo che parametri inserire, e ci azzecco quasi sempre.

Non so come faccio, probabilmente il mio cervello inconsciamente fa una media basandosi sulle esperienze di impianti simili... oppure è cu*o.

[zunzu]

Molte grazie.