PID-säätimen mallipohjaisten viritysmenetelmien analysointi ja kokeellinen vertailu – sovelluksena Stirling-kone
Louhiala, Ville-Pietari (2013)
Louhiala, Ville-Pietari
Hämeen ammattikorkeakoulu
2013
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2013082014720
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2013082014720
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä tarkasteltiin PID-säätimen eri viritysmenetelmiä sekä valmiiden virityskaavojen että analyyttisemman, säätöteoriaan pohjautuvan tarkastelun kautta. Esimerkkiprosessina työssä toimi jännitteen säätö Stirling-moottorilla. Prosessilaitteisto sijaitsi Hämeen ammattikorkeakoulun Valkeakosken yksikön laboratoriotilassa. Työssä tutkittiin säädetyn esimerkkiprosessin käyttäytymistä ja suorituskykyä PID-säätimen eri viritysparametreilla. Saatuja tuloksia verrattiin keskenään ja analysoitiin perustason säätöteorian pohjalta.
Työssä testattiin myös säätösuunnittelua mittauksien kautta saadun prosessimallin pohjalta ja esiteltiin yksinkertaisen prosessimallinnuksen periaatteet. Kaksi säätösuunnittelussa käytettyä graafista suunnittelumenetelmää esiteltiin ja niiden käyttöä testattiin säätösuunnittelussa.
Työtä varten kerättiin perustiedot perinteisestä säätösuunnittelusta ja hankittiin modernia, nimenomaan PID-säätimen viritystä koskevaa kirjallisuutta. Sekä teoria että käytäntö pidettiin tasapuolisesti mukana työtä tehtäessä. Työn ensimmäinen osa esittelee työssä käytettyjä säätötekniikan periaatteita ja jälkimmäinen osa käytännön toteutusta.
Työn tuloksena saatiin tietoa eri virityskaavojen ominaisuuksista ja niiden käyttökelpoisuudesta esimerkkiprosessissa. Virityskaavojen todettiin riittävän useimpiin säätötehtäviin olettaen, ettei prosessiin liity tiukkoja vaatimuksia suorituskyvyn tai robustiuden kannalta.
Työssä testattiin myös säätösuunnittelua mittauksien kautta saadun prosessimallin pohjalta ja esiteltiin yksinkertaisen prosessimallinnuksen periaatteet. Kaksi säätösuunnittelussa käytettyä graafista suunnittelumenetelmää esiteltiin ja niiden käyttöä testattiin säätösuunnittelussa.
Työtä varten kerättiin perustiedot perinteisestä säätösuunnittelusta ja hankittiin modernia, nimenomaan PID-säätimen viritystä koskevaa kirjallisuutta. Sekä teoria että käytäntö pidettiin tasapuolisesti mukana työtä tehtäessä. Työn ensimmäinen osa esittelee työssä käytettyjä säätötekniikan periaatteita ja jälkimmäinen osa käytännön toteutusta.
Työn tuloksena saatiin tietoa eri virityskaavojen ominaisuuksista ja niiden käyttökelpoisuudesta esimerkkiprosessissa. Virityskaavojen todettiin riittävän useimpiin säätötehtäviin olettaen, ettei prosessiin liity tiukkoja vaatimuksia suorituskyvyn tai robustiuden kannalta.