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4 – Sintonizzazione di un regolatore

Per sintonizzazione di un regolatore PID si intende la ricerca dei valori da immettere nei parametri , in modo da adeguare il comportamento del sistema controllato ai requisiti tecnici del processo ed ai vincoli dell’impianto.

Siccome esitono innumerevoli tipologie di processi che rispondono ad altrettante leggi che a volte non sono lineari è buona cosa , prima di iniziare a sitonizzare il regolatore , capire se i vari elementi del Loop sono stati dimesionati correttamente , ovvero conoscere la criticità dell’anello di regolazione che ci accingiamo a sintonizzare.

La criticità di un processo, ovvero la possibilità di regolarlo o meno con buoni risultati , può essere facilmente determinata individuando i due tipici parametri del processo che sono:

  • To ( tempo morto )
  • T ( costante di tempo del processo )

Su di un impianto in funzione, questi due parametri possono essere ricavati nel modo seguente:

  1. Portare l’impianto a regime.
  2. Portare il regolatore in funzionamento in manuale. (Se il regolatore fosse sprovvisto della azione bumpless, riportare il valore dell’uscita “Y” al valore che aveva durante il funzionamento in automatico).
  3. Attendere che il sistema si stabilizzi.
  4. Imporre una variazione a gradino della variabile manipolata “Y” (Variazione compresa tra il 5% e il 10%).
  5. Registrare l’andamento della variabile controllata “X”.
  6. La procedura é terminata e si può riportare tutto il sistema in funzionamento automatico.
  7. Sicuramente la variabile controllata “X”, fornirà un andamento come quello riportato nella figura sottostante.

Si potrà quindi tracciare la tangente al punto di flesso della curva per ricavare i
due tempi To e T. Il valore del loro rapporto definisce la criticità del processo.

  • To/T ≤ 0,10 definisce un processo non critico.
  • To/T ≅ 0,16 definisce un processo di mediocre criticità.
  • To/T ≥ 0, 33 definisce un processo decisamente critico.

Se il processo ha dunque un rapporto To/T favorevole, il regolatore può assicurare una soddisfacente qualità di regolazione anche in presenza di forti prese di carico.

Se invece il rapporto di criticità é sfavorevole, tutte le prestazioni dell’anello di regolazione possono risultare insoddisfacenti sino ad arrivare ad una situazione di completa impossibilità di regolazione.

In questi casi é opportuno diminuire questo rapporto modificando il processo stesso ad esempio introducendo circuiti ausiliari ( Regolazioni in cascata, sistemi con feed forward etc. ) o scegliendo dei sensori con risposte più rapide o dimensionare in modo corretto gli attuatori .

Per esempio una valvola mal dimensionata può rendere impossibile la regolazione di un processo apparentemente semplice .

… continua